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Pourquoi l'aluminium fait un tabac

Mirel Scherer

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La mise au point d'alliages plus purs et plus faciles à former, associée à des méthodes de fabrication adéquates, dope les applications industrielles.

Le xxie siècle sera-t-il celui des alliages légers, aluminium en particulier ? Certains signes semblent confirmer cette supposition. Par exemple, l'organisation de l'industrie de l'aluminium sur le continent américain, avec la Vallée de l'aluminium (www.valuminium.ca) dans la région de Saguenay au Québec. Elle représente non seulement 5 % de la production mondiale mais constitue une porte d'entrée privilégiée chez les utilisateurs aux États-Unis, le plus important marché au monde. La prolifération des applications dans l'industrie confirme elle aussi cette hypothèse. Confrontés à des impératifs drastiques d'allégement de poids pour lutter contre la pollution et pour améliorer les performances des véhicules, les fabricants de moyens de transport font de plus en plus appel à ce métal. La preuve : cette industrie a été en 2002, selon Ducker Research, le principal consommateur d'aluminium avec 30 % du marché mondial.

Son point fort : le poids

Les industries automobiles américaines et allemandes, et plus timidement l'industrie française, exploitent de mieux en mieux le potentiel de l'aluminium. Une urgence car le poids des automobiles a augmenté ces vingt-cinq dernières années de 15 kg/an ! Champion de cette approche, Audi. Dans son A8, le poids de pièces en aluminium atteint 550 kg ! Quatre fois plus que sur l'A3. Et des exemples plus limités d'utilisation de l'aluminium sont désormais légion dans la carrosserie automobile comme les capots de moteurs des Peugeot 307, 406 et 607.

La mise au point simultanée de nouveaux alliages et des méthodes de mise en forme idoines, tendance mise en exergue à la conférence-exposition Aluform 2004 organisée fin janvier à la Cité des sciences à Paris, facilite cette démarche. Les procédés mis au point ou en cours d'études par les grands métallurgistes le démontrent.

Alcan tente ainsi de rajeunir le procédé de formage tiède (à des températures comprises entre 200 et 300 °C) pour les alliages AA 5xxx ce qui offre une série d'avantages dans les applications automobiles : fabrication de pièces plus complexes et/ou impossibles à réaliser avec les moyens classiques de formage, réduction des coûts, résistance améliorée... Alcoa propose, pour sa part, des procédés de moulage pour les pièces en aluminium comme l'AVDC (Alcoa vacuum die casting) et l'AGSC (Alcoa green sand casting) utilisés entre autres, pour la fabrication des pièces de structure de la nouvelle Jaguar XJ. Hydro Aluminium s'illustre, lui, dans la fabrication des flans raboutés par soudage laser dont l'un des principaux avantages est le haut degré de formabilité.

Les procédés secondaires font eux aussi l'objet d'études poussées : c'est le cas de l'hydroformage, du formage superplastique et de l'élastoformage. Très utilisé dans l'aéronautique aux États-Unis, le formage superplastique est encore très peu présent en France. « La principale raison c'est la différence de culture technique entre les deux pays », explique Franck Guinchard, spécialiste au service méthodes-procédés de l'usine Airbus à Saint-Nazaire, qui possède une machine d'ACB, constructeur français de machines de formage superplastique.

Son point faible : le prix

ACB cherche justement les moyens nécessaires pour adapter les cadences de ce procédé à celles de l'automobile. « Nous avons du pain sur la planche car il faut diviser au moins par trois le temps de fabrication », explique Alain Petiot, directeur commercial d'ACB. La comparaison de cadences se passe en effet de commentaires : emboutissage : 100 pièces/min, hydroformage : 10 pièces/min ; formage superplastique : 1 pièce/min ! Plusieurs pistes sont explorées par les ingénieurs français : la mise au point de nouveaux alliages, l'adaptation de la conception des pièces et des équipements de formage, le préformage...

Améliorer les cadences et réduire les coûts est aussi un objectif majeur pour les constructeurs d'équipements d'hydroformage, comme le français Bourgogne Hydro Technologie. « Nous avons conçu des équipements adaptés à cette technique qui permettent d'atteindre des cadences de 2 à 1 000 pièces par jour », annonce Jean-Pierre Chopard, PDG de la société.

Enfin, l'élastoformage, qui consiste à emboutir une tôle sur un coussin d'élastomère et qui procure une économie sensible d'outillages (il ne fait appel qu'à une seule matrice) séduit les utilisateurs. Le dernier en date : Harley-Davidson qui fabrique selon cette méthode l'enveloppe du pot d'échappement de ses fameuses motos.

Reste, au-delà des aspects techniques, une question essentielle : celle du coût de l'aluminium par rapport à l'acier. Pour Laurent B. Chappuis de Ford Vehicle Operations, le coût de fabrication entre les deux métaux, favorable de loin à l'acier, reste un des freins importants à son adoption. Fabricants d'aluminium et bureaux d'études, encore un effort !

FRANÇOIS SCHLECHT RESPONSABLE ACTIVITÉ ALUMINIUM AU CETIM-CERTEC (BOURGES)«IL N'Y A PLUS DE NOUVEAUX ALLIAGES SANS MISE EN FORME ADAPTÉE.»

Bien qu'il soit un métal "jeune" - il n'a que 150 ans d'existence -, l'aluminium est de plus en plus utilisé dans l'industrie. L'aéronautique, le premier marché de l'aluminium, est ainsi talonnée depuis une dizaine d'années par les autres industries du transport. La fabrication d'automobiles bien sûr, mais aussi l'industrie ferroviaire ou maritime, fait de plus en plus appel à ce matériau, dont les avantages ne sont plus à démontrer. Des atouts multiples Au-delà des atouts technologiques du matériau (la mise en forme plus simple, la possibilité d'automatiser les procédés et un recyclage plus facile que ceux d'autres matériaux comme les composites), il faut souligner l'effort fait par les métallurgistes et les fournisseurs d'équipements pour proposer non seulement de nouveaux alliages mais également le procédé idoine pour sa mise en forme.

DANS L'AUTOMOBILE

- Renault utilise les flans bruts d'épaisseur variable raboutés par soudage pour fabriquer des pièces embouties d'épaisseur adaptée, comme ici le panneau interne de portière de la nouvelle Clio.

DANS LE TRANSPORT FERROVIAIRE

Le TGV 2N duplex utilise des pièces moulées en aluminium dans la construction des structures pour obtenir une capacité de transport supérieure de 40 % à celle d'un TGV classique tout en respectant la contrainte de masse par essieu inférieure à 17 tonnes. La réduction de la masse a été de 12 % par rapport à l'acier.

DANS L'AÉRONAUTIQUE

Principal consommateur d'aluminium, l'industrie aéronautique ne cesse de développer de nouvelles applications comme le démontre la fabrication de l'A380. Nouveaux alliages (T7xxx) ou alliages de haute pureté (2024) utilisés pour la fabrication des panneaux par refoulage. Ceux-ci sont assemblés grâce à de nouvelles techniques comme le soudage par friction.

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