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Ils perdent du poids

Thierry Mahé

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- Les contraintes varient selon que l'on câble une voiture, un avion ou un train. Mais l'allègement et la tenue au feu sont des critères récurrents.

Yvan Lacrouts-Cazenave est directeur adjoint de l'ingénierie électrique de Renault. Il explique : « Le câblage d'un véhicule, c'est 1 km de câble, 2 km pour le haut de gamme, et ce chiffre est en inflation ! On a cru, un temps, que le multiplexage contiendrait cette croissance, mais c'est faux. » En effet, les bus numériques sont précieux dans les zones d'interface (on "sort" 15 voies d'une portière plutôt que 50) mais ils transportent des fonctions nouvelles plus qu'ils ne remplacent le câblage traditionnel.

Yvan Lacrouts-Cazenave identifie toutefois deux phénomènes marquants pour l'automobile : « La part croissante des gaines polypropylène (PP) et polyéthylène (PE) réticulé sur le PVC, qui entraîne un gain de masse significatif. Et la percée des câbles plats : le pavillon de toutes les Mégane en est équipé. »

L'aluminium pour sa part n'est guère utilisé que pour transporter de la puissance sur une grande longueur, mais « pourrait décoller avec les véhicules hybrides ». Quant à la fibre optique, « elle va "percer" avec les systèmes multimédias et les commandes découplées (direction, frein... sans liaison mécanique). Pour autant, l'interface de conversion du signal est coûteuse, et on revient souvent à de la paire torsadée blindée, même à haut débit. »

Reprenons point par point. Le français Acome prône la gaine en PE réticulé (la structure 3D empêche le plastique de se déliter), l'américain Tyco est partisan du PP modifié (gamme AGP). Par rapport au traditionnel PVC, solution la moins chère, l'idée est tout à la fois d'abaisser la section du câble et de monter le seuil de température. Les deux techniques économisent quelques dizaines de pour-cent sur les 10 ou 20 kg de faisceaux d'une automobile.

Autre atout : le PVC connaît un changement de phase autour de 85-100 °C alors que la gamme de températures sous capot monte jusqu'à 150 °C. PP et PE réticulé répondent à ces exigences. Enfin, le PVC contient du chlore qui contrarie son recyclage. Le recyclage des véhicules en fin de vie joue en faveur du polypropylène.

Cela dit, quelle que soit la solution retenue, les câbles auto sont des "durs à cuire" ! Ivan Mottet (Tyco) énumère : « Ils doivent tenir 120 °C en continu, supporter des pics de 150 °C, supporter des fluides divers, huiles, alcool, essence, acide de batterie... mais aussi résister aux vibrations et frottements mécaniques. »

Le ferroviaire exige la sécurité

Quant au câble plat, il épouse les courbes et longe avantageusement les plats, comme dans le cockpit, le pavillon, le plancher... « Mais le flexible est... peu flexible ! Et n'aime ni les croisements ni les retournements. » Un événement pourrait changer du tout au tout le monde du câble automobile... c'est l'arrivée des batteries 42 V. Avec une forte réduction des sections de fil. Mais qui évoque encore les 42 V ?

Dans le ferroviaire, la problématique est toute autre. Ici, le maître mot, c'est la sécurité. Roger Fernandez est prescripteur de câbles et d'équipements électriques à la SNCF, au centre d'ingénierie du matériel roulant, au Mans. C'est lui qui oriente les choix d'Alstom, Siemens et autre Bombardier. « Le câblage représente la plus grande masse de combustible de l'équipement électrique. C'est pourquoi la norme française recommande des câbles qui ne propagent pas l'incendie et n'émettent ni gaz toxique, ni fumées opacifiantes. » On les regroupe sous le nom "zéro halogène".

Pierre Botelier, chez Tyco confirme : « La "sévérisation" des normes date du TGV transmanche, avec la phobie du feu dans un tunnel. C'est à cette date que se sont généralisés les câbles "zéro halogène" et anti-diesel. » Anti-diesel, car le plastique non traité absorbe le gazole et le résorbe en se consumant.

Roger Fernandez évoque aussi le TGV Atlantique, à la fin des années 1980, le premier à avoir implémenté les normes françaises de sécurité électriques NF F63826. Il explique : « Dans cinq ans, la norme française sera fondue dans la norme européenne EN 50264, en commande comme en puissance. Ce n'est pas simple ! Car les pays scandinaves, par exemple, ont des exigences sévères de tenue au froid : jusqu'à - 40 °C, contre - 25 °C en France. Une grosse commande comme l'AGC (train interrégional de Bombardier) répond déjà aux préconisations européennes. »

En France, les grands fournisseurs du ferroviaire sont Nexans (près d'un tiers du marché européen des équipements roulants), Pirelli, Acome... Le train est un monde très particulier du câble, où l'on conserve, par exemple, une protection étamée sur le cuivre, pour éviter l'oxydation. On y fait aussi appel à des "moutons à cinq pattes", comme des câbles en gaine siliconée, résistants aux très hautes températures (140 °C), comme celles du français Omerin.

Autre défi, la nécessaire souplesse des câbles. « Un train est secoué en permanence, ce qui nous amène à faire usage de câbles multibrins extra-fins... ce qui entre parfois en contradiction avec les gaines auto-extinguibles qui sont très rigides !... », explique Roger Fernandez.

Et la fibre optique ? « Ce serait l'idéal, car le train est un lieu de fortes perturbations électromagnétiques. Mais cet atout est grevé par le nombre important de coupures [connexions] dans un compartiment. » En fait, les solutions de câblage évoluent au cours de la vie du train : entre 30 et 40 ans. « La partie numérique va monter en puissance, avec les systèmes GSM sol/ train ou GSMR. »

L'aéronautique adopte l'aluminium

Dans l'aéronautique, une fois encore, le poids est l'ennemi, mais la question du coût d'équipement est moins prégnante que dans l'automobile. On compte jusqu'à 650 km de câble dans un long courrier ! Et gagner un kilo dans un avion, c'est économiser jusqu'à 50 000 euros sur sa durée de vie.

L'aéronautique est le domaine de la plus grande diversité technologique : câbles composites légers, câbles optiques haute température (tenue à 350 °C, contre 85 °C pour de la fibre banale), coaxiaux haut débit... Surtout, l'aluminium y est chez lui. Beaucoup plus léger que le cuivre, il est cependant moins bon conducteur et pose des problèmes de connectique. Mais sa percée est irrésistible. Le gros porteur Airbus A380 comporte ainsi 70 % de câbles alu pour des petites sections, alors que l'aluminium était naguère réservé aux seuls câbles de puissance.

Se pose aussi le problème des zones non pressurisées (ailes, train d'atterrissage...) et d'environnements très hostiles (moteurs et nacelles) où la température de service monte jusqu'à 260 °C. Chaque constructeur a ses habitudes, qui préservent son pré carré de câbliers. Ainsi, Boeing est-il fidèle aux câbles enrubannés (type polyimides), alors qu'Airbus met en oeuvre des câbles extrudés (ETFE, PTFE).

LES EXIGENCES

- Automobile : allègement et confinement... sous la contrainte du coût - Ferroviaire : sécurité incendie, tenue aux perturbations électromagnétiques - Aéronautique : allègement, compacité du câblage et extrêmes conditions thermomécaniques

LES SOLUTIONS

> Gaines plus minces (PP, PE réticulé), multiplexage et câble plat. > Câbles "zéro halogène" ou même siliconés. La fibre optique et les câbles plats font une percée. > Aluminium et fibre optique s'imposent dans des technologies très haut de gamme

La gamme AGP (Automotive General Purpose) de Tyco

- Tension : l'AGP0219 véhicule du 50 V - Tailles : de 0,90 à 4,50 mm de diamètre - Poids : le plus fin pèse 4,40 kg au km - Tenue en température : l'AGP0219 résiste 3 000 heures à 125 °C

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