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Une équation sans métal : Volkswagen mise sur un front-end intégralement en plastique pour sa Golf

News International-French

25 Feb 2013

Le front-end de la nouvelle Golf 7 est entièrement fabriqué en matière plastique. Par conséquent, cette pièce qui doit sa forme à des calculs et simulations élaborés est le premier front-end au monde totalement dépourvu de renfort métallique.

Pour remplacer l'ancienne pièce en polypropylène hybride par une version entièrement en plastique, les concepteurs en charge du développement ont dû faire appel à un duo de choc : Ultramid® B3WG8, un polyamide ultra renforcé et Ultrasim®, le logiciel de simulation de BASF. Les éléments en tôle d'acier qui étaient assemblés sur les anciens front-end ont désormais disparu. Les nouveaux modules ont bénéficié d'une diminution importante de leur poids par rapport aux modèles qu'ils ont remplacés, avec des retombées bénéfiques en termes de temps d'assemblage et, par conséquent, de coûts. Volkswagen produit cette pièce en interne.

Ultrasim ou le design intelligent
Les exigences posées aux pièces intégralement fabriquées en matière plastique recouvrent non seulement des restrictions en matière d'encombrement réduit mais également toute une série de contraintes concernant des sollicitations extrêmes : au premier rang de celles-ci figure la défaillance statique et dynamique du verrouillage du capot. Des cas de sollicitations simulent l’ouverture et la fermeture du capot moteur dans des conditions extrêmes et exposent le front-end à de très fortes contraintes. Parallèlement, des analyses CAO ont été menées en vue d'optimiser la rigidité et la tenue aux vibrations du module front-end + radiateur. Des essais de vibration en conditions réelles ont ensuite été réalisés pour valider ces calculs.

Capteur de détection des chocs : une simulation conforme à la réalité
Une attention particulière a été portée aux capteurs de détection des chocs frontaux montés à l'avant. Ils activent le déploiement de l'airbag au bon moment en cas de collision frontale. Pour assumer sa fonction, le front-end doit présenter une certaine rigidité dynamique dans une zone précise et satisfaire aux critères d'accélération que les fabricants automobiles utilisent pour optimiser le déclenchement en cas de choc. Lors d'un essai en conditions réelles, la réponse aux vibrations de la pièce s'est avérée exactement conforme aux résultats anticipés par le logiciel Ultrasim : le support de calandre Ultramid transmet correctement le signal de collision.

Le plastique Ultramid et l'outil IAO Ultrasim : une combinaison qui fait mouche
Le front-end est conçu sur la base de sollicitations principales  ; ces données permettent de procéder à une optimisation topologique par ditération. Cette opération fournit au concepteur des informations clés sur la forme que la pièce devra prendre au final. Grâce à l'extrême précision des simulations du logiciel Ultrasim, seules quelques modifications mineures ont dû être apportées au prototype du front-end avant le lancement de sa production en série. Cet exemple de réalisation donne un aperçu du type d'applications complexes qui peuvent être traitées en combinant un matériau adéquat et des logiciels experts de simulation et de calcul.

En complément, Ultrasim, incluant les cas de défaillances spécifiques , vient s’intégrer parfaitement dans l’environnement de calcul global du véhicule du constructeur automobile. Cette intégration nécessite cependant la mise à disposition de données très spécifiques pour le plastique, par exemple sur la résistance à l'impact du matériau, son comportement lors d’un crash (sollicitations à haute vitesse).Ces données matière incluent l’influence de la température et de l’humidité ainsi que la vitesse de sollicitation. Avant de procéder à une simulation, il faut déterminer toutes ces caractéristiques de la matière à l’aide de tests mettant en œuvre des appareils et des moyens de mesure sophistiqués. Le logiciel de simulation est ensuite en mesure de prévoir le profil de défaillance, en fonction de l'influence de la vitesse de déformation, de l'asymétrie tension-compression et de l'orientation des fibres.

 

Plus d'information: www.basf.com