Neuf choses à retenir de la conférence de l'IABC 2021

Cette année, la conférence de l’IABC (International Automotive Body Congress) s'est déroulée en virtuel pour des raisons pratiques. Ses conclusions sont fascinantes. Pour faire simple, voici les neuf points que nous retenons de l’IABC 2021.

  1. Moins de gestion par les équipementiers = rapidité de mise sur le marché
  2. Les modèles de véhicules électriques sont plus sûrs que les modèles à combustion
  3. L’impact latéral 2.0 défini et contextualisé par l'IIHS
  4. Les composants de caisse en blanc de taille extrême sont déjà mis en œuvre
  5. Les « jumeaux numériques » accélèrent le contrôle de validation des caisses en blanc
  6. Calcul rapide pour la résistance à l’écrasement latéral des structures automobiles à paroi fine
  7. Comment obtenir des avancées impressionnantes des indicateurs de performance des caisses en blanc : 2022 Honda MDX
  8. Adaptation de la plateforme du Ford C2 pour que la camionnette devienne compacte : Ford Maverick 2022
  9. Absorption d’énergie optimisée : 2021 Nissan Rogue

 

Point à retenir de l'IABC nº1

Ford sort le Maverick 2022 vingt mois plus tôt que prévu, en réduisant la gestion

Le Ford Maverick 2022 a été créé vingt mois plus vite que n’importe quelle autre voiture de l’histoire de Ford. Jim Baumbick, Vice President, Enterprise Product Life Management, explique :

« ... ce que les gens ne savent pas, c'est que nous avons sauté 95 % des étapes de haut niveau : tous les formulaires habituels qui nous servent pour l'approbation des produits. Et nous avons créé un système où la direction n'a eu à se présenter qu'une fois par semaine.

Une plage de deux heures était réservée tous les vendredis pour que les responsables puissent apporter leur pierre, savoir où en étaient les choses et obtenir un état d'avancement. Le plus important est que l’ordre du jour de ces réunions était établi par l’équipe [de développement] en fonction de l'aval dont elle avait besoin de la part de la direction, pour atteindre l’objectif final [développer une voiture en gagnant 25 mois par rapport à avant].

La Maverick se vend à partir de 19 995 $ au prix catalogue ( !).

 

Point à retenir de l'IABC nº2

Les modèles de véhicules électriques sont plus sûrs que les modèles à combustion

David Zuby de l’Insurance Institute for Highway Safety-Highway Loss Data Institute (IIHS-HLDI) a indiqué qu'une comparaison des véhicules électriques (VE) avec les véhicules thermiques (ICE) de même facture, permettait d'établir :

  1. Des fréquences de déclaration de sinistre plus faibles.
  2. Un coût de réparation sensiblement identique à celui des modèles ICE.
  3. Une diminution de 22 % de déclarations de blessures corporelles.
  4. Une diminution de 40 % de déclarations pour la protection contre les blessures corporelles (couverture par assurance « tous risques »).
  5. Une diminution de 41 % des frais d’assurance médicale.

Conclusion de l’IIHS-HLDI : Les véhicules électriques devraient coûter moins cher à assurer que les véhicules thermiques.

Cependant, les véhicules électriques causent plus de dommages aux autres véhicules en cas de collision, probablement en raison de leur poids plus élevé (la batterie). [SSAB réfléchit à la façon dont les concepteurs automobiles pourront résoudre ce problème.]

Zuby poursuit : la Chevrolet Bolt, la Nissan Leaf, ainsi que les Tesla Model 3 et Model 4, comparés à d’autres voitures électriques dans leurs segments (et pas seulement leur version thermique, lorsqu'elle existe) montrent de bons résultats. Pour la Leaf, sur le marché depuis suffisamment longtemps pour que les données collectées soient statistiquement significatives, le nombre de décès est faible par rapport aux voitures thermiques de son segment de marché.

Et il n'y a pas de différence significative entre les véhicules électriques et les véhicules thermiques pour les incendies sans collision. Actuellement, il n'y a pas assez de données pour tirer des conclusions concernant les incendies et les décès post-collision pour les VE : le nombre de décès post-collision (où l’incendie était l’événement le plus préjudiciable) est inférieur à 10 pour les VE.

 

Point à retenir de l'IABC nº3

Test d’impact latéral 2.0 : équipementiers soucieux de faire mieux

Becky Mueller a souligné les changements les plus significatifs entre les tests d'impact latéraux 1.0 et 2.0. L'IIHS-HLDI essaie de s’adapter à la taille et à la forme d’un SUV de taille moyenne, de type Ford Explorer. Le test 2.0 :

  1. Est de 60 km/h au lieu de 50 km/h pour le choc perpendiculaire à la barrière mobile déformable.
  2. Met en œuvre une barrière mobile déformable de 1 900 kg, pour prendre en compte le plus grand nombre de SUV et camions en circulation aujourd’hui. Ces changements de vitesse et de poids font que le nouveau test d'impact latéral 2.0 de l’IIHS produit 82 % d’énergie en plus par rapport au test 1.0.
  3. Ajout d’une suspension à la barrière mobile déformable pour un roulement plus régulier (c’est-à-dire pour réduire les rebonds).
  4. Modifications de la barrière déformable, la même depuis 20 ans, pour prendre en compte les modèles actuels de SUV et de camionnettes, avec diminution de sa hauteur totale, augmentation de son épaisseur, et modifications de sa rigidité.

L’IIHS-HLDI a constaté que l’intrusion maximale du montant B est un facteur important de décès et que réduire cette intrusion de 20 cm diminue le nombre de décès de 25 %.

Le test initial d’impact latéral 2.0 réalisé par IIHS-HLDI sur 15 petits SUV a donné un certain nombre de résultats : de seulement trois centimètres (montant B à la moitié verticale du mannequin ; c’est-à-dire mauvais) à 23 cm, considéré comme « exceptionnel » (« bon » correspondant à supérieur à l'espace le plus petit pour protéger un mannequin féminin de petite taille).

Plage de performances structurelles. Intrusion dans un montant B de petit SUV.

Moins l'intrusion de l’impact latéral du montant B est importante, plus les chances de survie sont élevées, la distance au bassin de l’occupant étant un indicateur clé. Images fournies avec l’aimable autorisation de Insurance Institute for Highway Safety-Highway Loss Data Institute, Arlington, Virginie, États-Unis www.iihs.org.


De plus, bien que les petits modèles de SUV actuels protègent bien la tête et le haut du torse, le bas du torse et le bassin restent vulnérables dans certains modèles, identifiés par le test d’impact latéral 2.0, ce qui pointe le besoin de corriger les conceptions de sécurité de la caisse en blanc.

Plage de mesures pour les dommages sur les mannequins. Capteurs choisis pour petits SUV

Un pourcentage plus élevé de bonnes limites (côté droit des tableaux) équivaut à un risque réduit de blessures. « HIC » est l'acronyme de Heat Injury Criterion (Critère de blessure thermique). Graphiques avec l’aimable autorisation de Insurance Institute for Highway Safety-Highway Loss Data Institute, Arlington, Virginie, États-Unis www.iihs.org.


Comme indiqué précédemment par l’IIHS-HLDI, les portes semblent présenter une déformation plus élevée lors des essais 2.0. L’IIHS-HLDI est sur le point d’utiliser le nouveau test d’impact latéral 2.0 pour son Top Safety Pick 2023.

Point à retenir de l'IABC nº4

La « taille extrême »  des nouveaux composants de caisse en blanc simplifie l’outillage et l’assemblage des voitures

En parlant de portes, Gestamp a adopté de nouvelles approches audacieuses pour fabriquer ce qu’ils appellent des « ossatures de portière à chevauchement estampés à chaud », rapporte Paul Belanger. Dans la continuité de ses produits de caisse en blanc de taille extrême, on trouve désormais des ossatures de portière simples, des planchers monoblocs et des cadres d'ossature.

Les objectifs « extrêmes » des ossatures de portière sont de réduire le nombre de pièces, de simplifier la production et l’assemblage, de réduire les coûts, d’augmenter la sécurité et de réduire les émissions de CO2. Pour ses ossatures de portière optimisées, élaborées pour répondre à des critères de sécurité toujours plus forts, Gestamp intègre huit pièces différentes en une seule pièce en acier durci sous presse (PHS), à l’aide d’outils eux aussi d’une taille extrême.

Économies sur l'outillage

Économies sur l'outillage
L’image de gauche illustre les possibilités d'une conception « de taille extrème » pour consolider et réduire le nombre des pièces : ici, huit pièces distinctes sont remplacées par une seule pièce d’acier à ultra haute limite d’élasticité, renforcée sous presse. L’image de droite montre l’outil d’estampage à chaud dimensionné pour couvrir toute une ossature de portière en acier UHSS. Images avec l’aimable autorisation de Gestamp.

Avec cette nouvelle solution technique, Gestamp offre une toute nouvelle alternative au marché du soudage de flans par points par résistance simples, par sa superposition des flancs soudés RSW. Les nouvelles lignes de production en série de Gestamp ne demandent pas d’ablation, mais plutôt un soudage par points fait sur place, ce qui permet facilement d’ajuster la pièce brute et la soudure, en fonction des besoins. En plus d'être rentable, la conception de l'ossature de portière, intégrée au maximum, améliore la rigidité dans les zones clés.


Solution de pièces de chevauchement Gestamp

Gestamp a mis au point une solution de chevauchements, ce qui évite les découpes et simplifie le soudage. Les chevauchements peuvent servir à augmenter la rigidité dans les endroits critiques. Images avec l’aimable autorisation de Gestamp.


Point à retenir de l'IABC nº5

La validation des caisses en blanc se fait plus vite grâce aux « Références d’assemblage virtuelles »

Imaginez une méthode d’assemblage numérique de caisse en blanc qui valide vos processus, tout en prédisant et en prévenant les problèmes qu'on ne découvre généralement qu'une fois les pièces terminées. C’est ainsi que Todd McClanahan a décrit l’utilisation d’une référence d’assemblage virtuel par AutoForm, que l'on pourrait qualifier de jumeau numérique.

La référence d’assemblage virtuel (VAR), permet d'effectuer l’assemblage à la précision nominale prévue. Réussir à déterminer les nouvelles géométries ciblées – dès le début de la phase d’ingénierie d’un projet – permet aux fabricants d’éliminer plusieurs itérations de modifications d’outils, et donc de gagner du temps et de l’argent. La VAR améliore la compréhension par les ingénieurs de la relation entre les pièces individuelles et l’assemblage dans son ensemble. Elle permet d'établir les nouvelles géométries à cibler, en appliquant une stratégie de compensation de conception qui fonctionne. L’objectif est de réduire les modifications de composants en retard de développement, de réduire les coûts d’outillage et d’équipements, tout en obtenant une « maturité élevée » et une robustesse plus tôt, ce qui réduit les délais d’exécution.

 

Point à retenir de l'IABC nº6

Équation d’évaluation rapide pour les structures automobiles à paroi mince

Ford et Altair Engineering ont présenté ensemble une nouvelle équation pour estimer rapidement la résistance à l’écrasement latéral des structures multicellulaires à paroi mince lorsqu’elles sont soumises à une charge de flexion en trois points. Leur objectif était de créer un outil utile pour évaluer rapidement différentes configurations.

L’équation se fonde sur le principe de base de la mécanique structurelle du flambage des plaques minces, complété par des facteurs empiriques de représentation des contraintes géométriques des constructions multicellulaires à paroi mince. L’équation semi-empirique pour prédire la résistance maximale à l’écrasement latéral des sections à paroi mince a été vérifiée à l’aide de données collectées à partir des essais physiques et de modèles de simulation d’éléments finis.

 

Point à retenir de l'IABC nº7

2022 Honda MDX : des gains impressionnants dans les mesures de performance des caisses en blanc

Dans l'objectif partagé par tous les constructeurs automobiles à l’IABC 2021, Honda vise les meilleures résultats aux tests de collision, en associant conception innovante de caisse en blanc et matériaux plus résistants. Pour l’ensemble des matériaux, sa nouvelle conception du 2022 MDX comprend 60,9 % d’acier à haute limite d’élasticité et 8,8 % d’aluminium. Par conséquent, MDX obtient :

  • une augmentation de 68 % de la charge d'écrasement axial par le haut ;
  • une augmentation de 29 % de la charge du pliage à trajectoire contrôlée du cadre auxiliaire ;
  • une augmentation de 34 % de la capacité de charge du bas de caisse latéral ;
  • et une augmentation de 10 % de la capacité de charge du montant A.

Un nouvel acier AHSS 1,0 mm 780T MPa pour le tableau de bord inférieur permet d’économiser 3,3 kg (en remplaçant l'ancien panneau de 590Y, de 1,2 mm) tout en réduisant l’intrusion dans l'habitacle.

De nouvelles barres anti-intrusion des porte sont orientées pour répartir les charges sur les montants. Les bas de caisse latéraux augmentent l’absorption d’énergie des impacts latéraux. Les poutres se chevauchent avec la structure de la carrosserie, transférant ainsi la charge directement à cette dernière, sur le bas de la structure. Ainsi, l’intrusion du montant B dans l'habitacle est réduite de 34 %.

Le modèle MDX 2022 présente une ossature de portière en quatre parties avec soudage laser adapté à un acier durci sous presse (PHS) de 1 500 MPa. Vingt-trois mètres d’adhésif structurel haute performance sont utilisés pour améliorer la rigidité de la carrosserie. (Un autre intervenant à l’IABC, Henkel, a rapporté des données d’essai approfondies sur les véhicules soudés par rapport aux véhicules assemblés par soudure/adhésif, démontrant une meilleure rigidité de la carrosserie, une meilleure absorption de l’énergie dans les structures métalliques et une meilleure résistance à la fatigue.) Tous ces efforts sur la rigidité de la carrosserie ont permis à MDX d'enregistrer une amélioration de 32 % de la rigidité globale en torsion, ce qui entraîne plus de maniabilité, moins de vibrations et d'à-coups et un meilleur confort de conduite.

 

Point à retenir de l'IABC nº8

Ford Maverick 2022 : adaptation de la plate-forme C2 pour un pick-up compact

La camionnette Ford Maverick 2022, non contente d'être sortie en un temps record, présente de nombreuses innovations au niveau de sa carrosserie.

Pour commencer, Ford s'est appuyé autant que possible sa plateforme C2 existante. Mais, pour le tout nouveau plancher arrière de la camionnette Maverick version compacte, il fallait repenser l'architecture du rail arrière, les extensions de renfort de bas de caisse et de bas de caisse latéraux, le plancher du plateau, le renfort de bas de caisse arrière et le renfort de montant D pour l’ouverture du hayon.

La transition entre le plateau et la cabine du Maverick est plus extrême que la transition de rail observée sur une compacte classique. La nouvelle conception « rail dans rail » divise le rail en deux emboutissages pour : 1) obtenir la profondeur requise, 2) améliorer la stabilité de la section et 3) optimiser le joint entre le rail arrière et le bas de caisse arrière de la cabine. La moitié supérieure de l’intégration de la cabine du Maverick a entraîné un débordement de l’intérieur et de l’extérieur du rail supérieur dans la structure du montant C.

Le Ford Maverick 2022 est un véhicule qui est pensé pour les normes de sécurité du monde entier.

L’acier à ultra haute limite d’élasticité a été utilisé de manière stratégique en association avec d’autres matériaux pour protéger la cabine, grâce à la résistance des matériaux et à la gestion de l’énergie des collisions. Ford note qu'au fil des années les règles de réaction à une collision frontale ont évolué et sont devenues complexes et sévères, ce qui a obligé à mettre en œuvre des systèmes frontaux capables de transmettre efficacement l'energie du choc vers plusieurs directions.

En réponse, Ford a élaboré une stratégie de contrôle tridimensionnel (3DLP) de la charge pour utiliser les sous-systèmes frontaux (sièges du passager avant, rails, sous-châssis) afin de diriger l’énergie de l'impact vers plusieurs chevauchements de tôles, à la fois verticalement et sur tout l'avant du véhicule. La stratégie 3DPL s'appuie sur l’optimisation des impulsions d'impact grâce à un déploiement étudié des sous-systèmes structurels, en couplant tous les sous-systèmes frontaux pour une meilleure gestion de l’énergie dans toutes les directions.

 

Point à retenir de l'IABC nº9

Nissan Rogue 2021 : absorption d’énergie optimisée

La Nissan Rogue 2021 atteint une réduction totale de 5 % de ses coefficients de traînée (Cd), grâce en partie aux rideaux d’air (un segment d’abord, -1 % Cd), aux déflecteurs de pneus 3D (-5 % Cd), au volet de grille actif, aux caches de dessous de caisse, à l’extrémité arrière optimisée (combinaison becquet arrière/phare) et la forme optimisée du montant A.

La conception de sécurité passive de la Rogue 2021 exploite l’acier UHSS, avec une utilisation étendue d'acier au bore estampé à chaud pour répondre aux exigences de masse, d'émissions et de sécurité. Plusieurs transferts de charge dans les traverses de plancher aident à évacuer les forces d’impact loin des occupants. La Rogue dispose également d’une nouvelle plateforme connectée en douceur pour une meilleure répartition de la charge axiale, offrant une absorption d’énergie optimisée. La structure des ailes à absorption d'énergie et du capot du Rogue atténue l’impact de la tête d'un éventuel piéton fauché, tandis qu’un coussin à absorption d'énergie réduit les impacts au niveau des jambes.

 

Conclusions clés du congrès international 2021 sur les carrosseries automobiles

  1. Les aciers HS, AHSS et UHSS sont de plus en plus utilisés pour la conception des nouvelles caisses en blanc.
  2. Les aciers estampés à chaud (PHS) semblent être de plus en plus utilisés pour les caisses en blanc.
  3. Le test d’impact latéral 2.0 d’IIHS appellera des corrections de conception dans certains véhicules, pour réduire l’intrusion du montant B et la forte déformation de la porte.
  4. Sur la route, les véhicules électriques sont désormais plus sûrs que les véhicules thermiques et devraient également coûter moins cher à assurer.
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