L'industrie automobile nord-américaine s'apprête à suivre une cure d'amaigrissement, ce qui est une bonne nouvelle pour les constructeurs d'automobiles, les consommateurs et l'environnement. Le Partenariat automobile du Canada (PAC) et quatre entreprises canadiennes investissent six millions de dollars dans un projet mené par l'industrie qui vise à rendre les véhicules jusqu'à 40 p. 100 plus légers en remplaçant des pièces faites d'acier classique à faible teneur en carbone par des pièces faites d'acier évolué à haute résistance, d'aluminium et de magnésium, le plus léger de tous les métaux de structure.

Encouragée par des règlements plus sévères en matière de consommation de carburant et d'émissions de gaz à effet de serre, la diminution du poids des véhicules est devenue une priorité pour les constructeurs et leurs fournisseurs, dont un grand nombre se trouvent dans le sud de l'Ontario. Cette diminution de poids est vue comme la façon la plus efficiente de diminuer les émissions de dioxyde de carbone et de réduire la consommation d'énergie dans le secteur des transports.

Les constructeurs d'automobiles et les fournisseurs des deux côtés de la frontière effectuent des investissements majeurs visant à réduire le poids des véhicules grâce à l'utilisation d'alliages de magnésium dans le cadre d'une stratégie multimatériaux visant à remplacer l'acier classique à faible teneur en carbone de la structure de la carrosserie, des dispositifs de fermeture, de la suspension et du châssis. Le magnésium est 35 p. 100 moins lourd que l'aluminium et 78 p. 100 moins lourd que l'acier, ce qui le met au même niveau que de nombreux plastiques. Le but est de diminuer le poids des véhicules de 50 p. 100 d'ici 2020.

La stratégie d'innovation en matière de matériaux légers du gouvernement du Canada prévoit que chaque diminution de 10 p. 100 du poids peut diminuer la consommation de carburant des véhicules classiques de 6 p. 100, et augmenter l'autonomie d'un véhicule électrique de 4 p. 100 par charge. Ces chiffres incitent fortement les compagnies à innover.

Huys Industries, partenaire industriel de Weston, en Ontario, s'attend à utiliser les résultats du projet de démonstration pour augmenter le nombre de ses produits et de ses procédés grâce au développement de nouvelles technologies de soudage par points pour joindre le magnésium à d'autres métaux légers.

« Environ 90 p. 100 des joints d'un véhicule sont une soudure par résistance, mais certains de ces alliages légers ne peuvent pas être soudés par résistance », dit Nigel Scotchmer, président de Huys Industries.

Dans le cadre du projet, Huys Industries évaluera un nouveau procédé de liaison à l'état solide, appelé soudage par points par friction-malaxage, pour remplacer éventuellement le soudage par résistance et les rivets dans certains ensembles.

« Ce projet fournira les connaissances de base et la validation dont nous avons besoin pour rendre ce procédé abordable et pratique pour les entreprises », ajoute M. Scotchmer.

Un autre résultat clé de la recherche sera le développement de lignes directrices en matière de conception pour utiliser des alliages de magnésium dans des structures à matériaux multiples.

« Aucune compagnie ne pourrait entreprendre ce projet toute seule, mais grâce au projet, Cosma International dispose de tous les liens de chaîne d'approvisionnement dans la chaîne de développement. Le projet rassemble tous les joueurs nécessaires pour faire sortir les nouvelles technologies des laboratoires et les mettre en marché », dit Tim Skszek, directeur des ventes chez Cosma International, situé à Brampton, en Ontario.

Ces joueurs comprennent des scientifiques et des ingénieurs de la University of Waterloo, de la McMaster University, de la University of Western Ontario et du Laboratoire de la technologie des matériaux CANMET, ainsi que les partenaires industriels Cosma International, Huys Industries, 3M Canada (à Saint-Laurent, au Québec) et Meridian Lightweight Technologies (à Strathroy, en Ontario). Ensemble, ils travailleront sur des technologies de liaison nouvelles destinées aux matériaux légers, sur des procédés de coulage et de formage servant à améliorer la qualité des pièces de magnésium, sur la modélisation par ordinateur, sur la durabilité, et sur la résistance à la corrosion et aux collisions de nouvelles structures multimatériaux.

Les essais seront effectués sur une infrastructure à la fine pointe de la technologie qui sera disponible pour l'industrie à long terme. Par exemple, le financement du PAC servira à aménager un simulateur de collision à la University of Waterloo afin de faire la démonstration de la résistance des nouveaux matériaux et procédés de liaison en les propulsant à haute vitesse sur une barrière rigide. Les données obtenues seront utilisées pour créer des simulations par ordinateur pour prédire le comportement de futures structures de véhicules automobiles. Les nouvelles installations sur la corrosion de la McMaster University permettront d'effectuer des essais de corrosion sur des structures multimatériaux, et la nouvelle infrastructure de moulage sous pression du Laboratoire de la technologie des matériaux CANMET améliorera la qualité des pièces en magnésium.

Créer une grappe technologie
Les défis en recherche sont grands. Le magnésium se corrode facilement, ce qui pourrait compromettre la sécurité en cas d'accident. Michael Worswick, chercheur principal du projet de la University of Waterloo, dit que le projet sera axé sur le développement d'une architecture de véhicule légère et multimatériaux qui combinera les alliages de magnésium, les aciers à haute résistance et l'aluminium. La façon dont ces métaux seront liés, que ce soit l'utilisation de rivets, d'adhésifs ou le soudage, sera très importante pour augmenter la résistance et éviter la formation de corrosion.

« On connaît beaucoup de choses sur le magnésium et ses alliages, mais on en sait moins sur la façon de lier ce matériau à d'autres métaux comme l'acier et l'aluminium. Les travaux de 3M sur les adhésifs pourraient résoudre certains des problèmes de corrosion inhérents qui surviennent lorsque l'on joint des métaux différents », dit M. Worswick.

Le projet appuyé par le PAC tire parti des efforts déployés par le Canada pour créer une grappe technologie où les entreprises automobiles peuvent accéder à des ressources en matière d'essais expérimentaux et analytiques de classe mondiale liées aux structures légères multimatériaux. Cette expertise et cette infrastructure permettra au Canada d'attirer des chercheurs qui veulent effectuer des travaux de recherche axés sur la commercialisation découlant d'autres importants programmes de recherche, comme le projet de démonstration de véhicule léger multimatériaux du Canada et des États-Unis, le projet de recherche et de développement visant la conception d'une partie avant de véhicule faite de magnésium, auquel participe le Canada, les États-Unis et la Chine, ainsi que le Réseau stratégique de magnésium(MagNET) du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.

« Le PAC a une influence énorme sur le secteur automobile canadien. C'est un véritable aimant pour attirer l'industrie à la table », dit M. Worswick.