Le Monde de Lorenzo 
Le Monde de Lorenzo
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Véhicule Ultraléger : penser autrement la technologie
Lorenzo Robles Juin 2010
Il est acquis que l’objectif initial, la production de moyens de transports fabriqués en matériaux renouvelables, à faible énergie grise, est atteint d’emblée par le choix du bambou comme matériau majoritaire, suivi par le bois, puis l’acier dans une faible proportion.
La recherche d’efficacité et d’excellence porte alors sur trois axes :
- Amener la sécurité passive et active des véhicules produits à un niveau équivalent (ou pourquoi pas supérieur) à celui des voitures conventionnelles en acier.
- Adapter les types de motorisations aux spécificités nouvelles, issues du concept structure végétale, afin de fonctionner sur des consommations très faibles, ce qui renforcera la plus-value écologique tout en étant très attractif pour le grand public.
- Optimiser le processus constructif pour se placer dans une situation viable économiquement sur le long terme.
Pour ces trois axes, les atouts décisifs du concept seront la légèreté, la simplicité et la fiabilité.
Il est important que cette nouvelle génération de voiture soit perçue comme robuste, légère, fiable, simple à entretenir, économique à l’usage, et s’inscrivant très fortement dans une démarche concrète et indiscutable de développement durable.
La motorisation devra être en elle-même performante, souple, et légère, pour coller au concept et surtout aux résultats attendus.
N’étant pas en mesure de fabriquer des moteurs, je suis à la recherche de tout ce qui serait à la pointe de l’efficacité en termes de motorisation, soit électrique (la plus prometteuse) mais aussi thermique ou hybride, air ou azote comprimé, etc... car il s’agit bien de mettre en chantier, diffuser et faire rouler ces nouvelles voitures, qui pourront prendre la place, peu à peu, de leurs sœurs aînées plus lourdes et plus gourmandes.
A l’inverse des tendances que l’on peut déplorer dans l’industrie conventionnelle, qui de façon inutile et irritante, rend toujours plus complexes, coûteux, non réparables et non interchangeables les composants des automobiles (alors que jusque dans les années 60 un certain bon sens prévalait…) le concept que je mets en avant vise simplicité, continuité et recyclabilité de tout ce qu’il sera possible d’ainsi faire.
Un débat entre techniciens spécialistes des différentes motorisations, portera sur les choix et les possibilités pour faire rouler un objet de masse inférieure à 380 kg à vide, pouvant emporter 2 ou 4 passagers, suivant le modèle, et une charge de bagages allant de 100 jusqu’à 250 .kg
Il est utile de faire un petit point à ce propos : au cours des 50 années écoulées, la consommation mondiale en énergie a été multipliée par 5.
Or, dès le début des années 70, des signes alarmants annonçaient la pollution et le réchauffement, ainsi que la pénurie des ressources fossiles. Nous sommes sans doute aujourd’hui, au-delà du temps raisonnable dans lequel un ralentissement sérieux de cette croissance effrénée aurait dû intervenir. Mais sans doute mieux vaut tard que pas du tout, et l’effervescence actuelle en témoigne.
Il sera ici question de la manière, simple de préférence, dont on orientera les méthodes de fabrication, pour un assemblage efficace entre éléments châssis et carrosserie.
Pour les véhicules conventionnels, châssis et carrosserie , en acier généralement, représentent une part non négligeable de la masse d’un véhicule, variable selon la taille, la marque, la conception ; cette part pèse , selon les modèles, entre 450 kg et 850 kg, pour les voitures petites et moyennes.
En revanche la structure (l’ossature) de cette voiture ultralégère sera en poutrelles de bambou ; les pièces de ce véritable « acier végétal » peuvent se travailler soit à partir d’élément peu retouchés de bambou brut, en section cylindrique, soit en poutrelles constituées de lames usinées : le bambou est fendu en 4 , en 6 ou en 8 lames dans le fil ; ces lames sont calibrées puis présentées face à face pour être collées, chevillées, vissées ou boulonnées.
Cela pour former des poutrelles très solides, dont les sections peuvent varier de 40 mm x 25 mm, jusqu’ à 85 mm x 40 mm, sur des longueurs allant jusqu’à 4 mètres, voire plus.
La force structurelle de l’ensemble réside aussi dans une triangulation efficace pour répartir et contenir les différentes forces imposées au véhicule (poids des personnes, tenue de route, protection en cas de choc…)
Des zones de déformation progressive, ainsi que des points de rupture, devront être calculés et testés pour absorber les chocs en préservant l’habitacle et ses occupants. Cela sera réalisable par une conception des zones avant, et latérales (portières), comportant structurellement barres et lamelles de bambou ou de bois de plus faible section, disposées aux endroits stratégiques pour remplir cette fonction lors d’un choc.
Les automobiles conventionnelles courantes, ( je ne parle ici ni des grosses limousines, ni des 4 X 4) pèsent environ 1000 kg pour les citadines , et 1300 kg pour les berlines routières.
Prenons l’exemple, en version allégée, d’une 4 places essence ou hybride pesant 360 kg, le moteur sera logiquement bien plus petit, et plus léger, du fait d’avoir une masse moindre à porter et à entraîner.
Sur un véhicule tout électrique, le gain de poids dû à la structure bambou permettra soit d’abaisser le poids global, soit d’augmenter l’autonomie (+de batteries) sans accroître le poids.
Et tout cela, grâce à des composants structurels d’origine végétale.
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Véhicules Automobiles vraiment écologiques ?
Un défi environnemental majeur (mai 2008)
L’économie et la croissance dans le monde, depuis plus d’un demi siècle, s’appuient pour une large part sur le développement de la « civilisation de l automobile ». Cette croissance qui semble illimitée, est tirée par l’industrie automobile elle-même, avec plus de 73 Millions de véhicules produits en 2007, (contre « seulement » 36 Millions fabriqués en 1982), par les très puissants groupes pétroliers, et les diverses compagnies de Travaux publics, qui en permanence développent l’infrastructure indispensable au trafic routier toujours grandissant.
Il y aurait fort opportunément une réflexion de fond à mener sur les aspects quantitatifs et les excès d’une telle civilisation. Ceci est un autre débat, qui n’est sans doute pas prêt d’être clos.
Ce qui sera exposé ici concerne les alternatives possibles pour infléchir l’impact écologique des véhicules, tant du point de vue de leur consommation de carburant, que de l’énergie et des nuisances liées à leur production. En effet, il est bon de se souvenir que la construction d’ une automobile est loin d’être neutre au plan environnemental. Le bilan énergétique de la production elle-même est très lourd, l’énergie grise que chaque véhicule comporte est considérable.
_ Les véhicules produits de nos jours, le sont essentiellement à partir d’acier, d’aluminium, de matières plastiques et de matériaux composites.
_ La masse des voiture a eu, au fil des ans , tendance à s’ accroître en raison de l’ accumulation des éléments de conforts et des options, proposées par les constructeurs.
_ L’acier est le matériau majoritaire en terme de poids : le moteur et les trains roulants pour une part, le châssis, la structure et la carrosserie d’autre part.
Le cours de l’acier , comme des autres métaux, ne cesse d’augmenter, reflétant la demande croissante de ces matières premières.
L’énergie (pétrole ou charbon) consommée par la sidérurgie est considérable et pèse lourdement dans les émissions de Co2 et autres gaz résiduels.
Si seuls la motorisation était métallique, et la partie châssis/caisse des voitures était par exemple d’origine végétale, les économies d’ énergie comme les réductions de gaz nocifs seraient en conséquence très appréciables.
Redécouvrir et explorer les technologies de « l’acier végétal »
Un concept entièrement novateur permet d’envisager de vraies alternatives dans la construction automobile. Il a fait l’objet de plusieurs dépôts de brevets en France et à l’étranger.
Le châssis, la structure et la carrosserie des véhicules peuvent être conçus et constitués essentiellement d’éléments associés en bois et en bambou.
Certains points de connections entre lesdits éléments pouvant être en acier , ou en aluminium
.
Les éléments de bambou de forte section sont assemblés de manière à former des poutrelles rigides. Par une triangulation appropriée , les superstructures et les éléments de la carrosserie, de bambou plus mince généralement, sont connectés aux poutrelles par les points évoqués plus haut.
Les éléments habituellement constitués de plastique (habillage intérieur par exemple) peuvent être faits de fibres végétales tissées ou compressées ; la fibre peut provenir du chanvre, du lin, du bambou, du cocotier
.
Ce qui permet de produire des voiture contenant de 50 à 70% d’acier et plastique en moins, avec moins d’énergie et tout en piégeant du Co2 dans les parties bois/bambou.
Il existe plus de mille variétés et espèces de bambou, certaines possédant une dureté et une résistance étonnante, bien connue en Asie pour les échafaudages des gratte-ciel, mais aussi pour des ponts routiers, des édifices publics…
Des architectes de renom construisent avec ce matériau, un peu partout dans le monde. Plus léger que le bois, le bambou peut offrir une combinaison de résistance, de souplesse et de polyvalence qui l’ont fait baptiser par les spécialistes d’ « Acier végétal »
.
Avantages du concept « Structure bois/bambou »
Le présent concept, proposant d’opter pour la structure Bois/Bambou , vise à produire des voitures mais aussi tout type de véhicule terrestre en matières végétales suffisamment robustes, comme le bambou (légèreté et solidité) et certains bois durs (grande solidité et résistance sur les points de connections).
Les avantages en découlant sont multiples :
_Forte diminution de la production de métaux, et des processus sidérurgique ; diminution des consommations et des pollutions s’y attachant.
_ Utilisation d’une ressource renouvelable, d’origine végétale. La production végétale « stockée » par les véhicules piège du Co2 pour la durée de vie de ceux-ci (10à 20 ans généralement).
_ C’est une plante à croissance rapide, qui ne demande aucun engrais chimique pour sa croissance, qui est de 3 à 5 ans, pour les variétés ciblées.
_Légèreté accrue des véhicules, ce qui amène une baisse importante de la consommation en carburant .
_ Plus de sécurité pour les autres usagers (logique du moins lourd, moins dangereux) .
_ Possibilité de développer une industrialisation des processus de fabrication ne créant pas de gigantisme : des usines de dimension moyennes suffisent pour la production, par la nature des composants et une simplification programmée de cette nouvelle génération de véhicules ; moins de machines et de robots, travail plus humain et plus valorisant pour les personnels, mise en œuvre globale consommant moins d’énergie.
_Les pays qui connaissent un accroissement annuel élevé de leur marché automobile (Chine, Inde, Brésil…) sont aussi des producteurs locaux de bambou,à grande échelle.
Concernant ce projet, toutes les questions, critiques et suggestions sont absolument les bienvenues, cela appelle aussi une petite révolution des esprits et des certitudes acquises… l’objectif étant aussi de sensibiliser les constructeurs automobiles pour aller résolument vers ce saut technologique .
Lorenzo-Raphaël Roblès 25/05/2008
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