Mobilités : les composites s'envolent

Mondialement, le marché des composites a retrouvé les niveaux qu'il atteignait avant la crise sanitaire. En partie grâce au continent asiatique qui a représenté 47 % des volumes en 2022, principalement dans les industries de transport, des infrastructures, de l'électrique et de l'électronique, mais aussi dans l'énergie avec le renforcement de l'engagement environnemental. En Europe, le redémarrage se révèle plus poussif.

« Sur ce territoire, le marché des composites est fortement dépendant de l'évolution du secteur des transports terrestre et aérien. Il a entre autres subi de plein fouet les aléas rencontrés dans la production automobile et l'effondrement des livraisons ces dernières années », commente Éric Pierrejean, président de la société JEC, qui organise chaque année à Paris le salon JEC World.

Les enjeux d'allégement devraient accélérer leur développement dans les années à venir, avec la progression des voitures hybrides, électriques et à hydrogène qui ont la particularité d'intégrer davantage de composites que les véhicules à moteurs thermiques. « Une filière, qui prépare le futur de la mobilité, est en train de se construire en Europe.

Il y a un énorme potentiel ayant trait à l'électrification mais aussi au stockage et au transport d'hydrogène », résume Éric Pierrejean. Plus largement, les composites devraient continuer de conforter leur position dans le transport terrestre, le maritime et l'aéronautique; une industrie qui est à nouveau en plein essor, jouissant de flottes plutôt vieillissantes. « L'Airbus A350 compte plus de 50 % de pièces composites (fuselage, ailes, winglets, volets, ailerons, intérieurs de cabine…), réduisant le poids, donc la consommation et l'efficacité opérationnelle globale; l'Airbus A 380 n'en intégrait pas plus de 25 % » , illustre Éric Pierrejean. Ils devraient asseoir leur attractivité industrielle, pénétrant d'ores et déjà une quinzaine d'industries… Parmi elles, la mobilité, la médecine, l'énergie, le sport, la construction, ou encore l'architecture. Ainsi, le projet de restructuration du bâtiment Le Berkeley à Courbevoie intègre en habillage composite des rubans à destination des façades vitrées, des coursives et de l'auvent… Le BTP reste pour le moment en net recul en Europe. « Cela devrait toutefois s'améliorer avec la publication d'Eurocodes spécifiques aux composites courant 2024 et avec le développement de technologies de renforts composites du béton, qui sont favorables à l'emploi de ce type de matériaux qui, n'étant pas sujet à la corrosion, pourrait rallonger la durée de vie des infrastructures et engendrer une meilleure utilisation des ressources. Dans un contexte de raréfaction et de rationalisation, le BTP devrait vraisemblablement devenir l'un des futurs grands marchés des composites », avance Éric Pierrejean.

Forts de leurs nombreux atouts, les composites pourraient aussi répondre à de nouveaux défis, et notamment ceux de l'aéronautique (électrification, mobilité aérienne urbaine, produits numériques et flotte connectée) et de l'aérospatial.

La légèreté, loin d'être l'unique atout

L'avenir devrait profiter aux matériaux composites qui séduisent souvent en premier lieu pour la légèreté qu'ils apportent, satisfaisant aux enjeux de réduction du poids des pièces et de sobriété énergétique. Après avoir été repensée par ordinateur, la cabine du train Regio 2N contient désormais comme renforts, une pièce composite de grande dimension renforcée par des fibres végétales de lin et de chanvre; aboutissant à un gain de poids de la pièce de 20 %. « Comparé à l'aluminium et à l'acier, le ratio poids/performance est en faveur des composites », évoque Éric Pierrejean. à partir de 2030, les émissions de CO des voitures neuves devront, pour rappel, être en moyenne inférieures de 37,5 % aux niveaux de 2021. Les composites apportent ainsi une réponse aux constructeurs automobiles. L'équipementier Volkswagen investit lourdement dans la recherche de fibres de carbone pour développer des véhicules légers. Sur ce terrain, Porsche AG vient de se démarquer en présentant des arceaux de sécurité en fibres de carbone extrêmement léger devant être installés sur une voiture homologuée pour une utilisation sur route, en lieu et place de l'acier ou du titane.

De son côté, SGL Carbon produit en série des ressorts à lames longitudinaux en composite à partir de fibre de verre pour les essieux arrière Ford Transit. La durabilité figure aussi parmi les points forts des matériaux composites. « Fortement résistants à la chaleur, aux chocs, à la corrosion et à la fatigue, ils se révèlent tout particulièrement pertinents pour la fabrication de pièces devant subir des vibrations et des mouvements en continu, comme c'est le cas de nombreux composants aéronautiques et aérospatiaux », cite en exemple Éric Pierrejean. À ce titre, les sociétés Paramount et AAL exposaient lors du Dubaï Airshow (13-17 novembre 2023) des pales d'hélicoptères en composites destinés aux appareils de la gamme Mil. Propulsé par l'énergie solaire, l'aéronef Solar Impulse est, par ailleurs, composé à 83 % de matériaux composites.

Autre aspect important : les composites ont la capacité de remplir plusieurs fonctions et ainsi de remplacer plusieurs pièces en un seul élément, permettant de réduire le nombre de composants. Ils offrent aussi aux fabricants une grande liberté de conception. C'est ce qui explique en partie leur immersion dans le secteur des énergies renouvelables. Les pales des éoliennes de grandes tailles sont fabriquées à partir de matériaux composites. « C'est un secteur d'application qui prend de l'ampleur, d'autant que l'Europe veut accélérer les plans de développement d'éoliennes terrestres et en mer », met en avant Éric Pierrejean.

Une maturité industrielle dans le transport en Europe

Les composites ont atteint une maturité industrielle dans le transport en Europe. « On constate une accélération de leur utilisation dans toutes les formes de transport » , constate Éric Pierrejean. Effectivement, les constructeurs du secteur maritime s'intéressent de plus près à ces matières pour réduire les consommations de carburant et les impacts sur l'environnement de leurs navires.

Chantiers de l'Atlantique a ainsi conçu une solution de propulsion vélique innovante baptisée Solid Sail à destination des grands paquebots. Ils'agit d'une voile de grande dimension (1 200 m²) constituée de panneaux rectangulaires en composite assemblés entre eux, repoussant les limites de surface sans entacher la résistance.

Le groupe Chomarat, spécialisé dans les renforts pour composites, a, pour sa part, développé un complexe chanvre/verre utilisé dans les applications nautiques afin de diminuer l'empreinte environnementale. Ce même enjeu est partagé parles fabricants de camions qui peuvent dorénavant être amenés à équiper un véhicule frigorifique d'une carrosserie en fibre de verre. La transparence aux ondes des composites sert aussi dans les véhicules pour les dispositifs d'assistance à la conduite. Le vélo ou la trottinette électrique ne font pas figure d'exception, se voyant dotés de fibre de carbone par exemple pour optimiser leur légèreté. Ces marchés sont voués à prendre de l'ampleur dans les années à venir. La voiture autonome est pleine de promesses et de révolutions pour les matériaux composites tout comme, à plus petite échelle (pour le moment du moins), les taxis volants…

La start-up allemande Volocopter assure à l'heure actuelle la fabrication des aéronefs qui devraient assurer leurs premiers vols commerciaux durant les jeux Olympiques de Paris. À l'avenir, l'hydrogène devrait aussi donner lieu à des répercussions positives en Europe. Le groupe franco-allemand Forvia inaugurait par exemple en octobre dernier sa première usine de réservoirs d'hydrogène à Allenjoie (Doubs). Elle doit être en mesure de livrer 100 000 réservoirs par an d'ici à 2030. Dans le même temps, l'entreprise norvégienne Hexagon Purus ouvrait une usine de réservoirs d'hydrogène à Kassel en Allemagne pour produire chaque année plus de 40 000 réservoirs d'hydrogène de type 4, destinés à la mobilité et aux infrastructures. « L'hydrogène promet un futur brillant aux composites », synthétise Éric Pierrejean. D'autant que des recherches permanentes sont menées pour mettre au point de nouvelles résines et de nouvelles fibres qui favorisent la réduction de l'empreinte carbone et l'économie circulaire. « Le lin offre des propriétés techniques très intéressantes et enregistre une production stable et locale, en Europe », donne-t-il en exemple.

La digitalisation est aussi en marche : la simulation apporte une réelle valeur ajoutée permettant d'apprécier au plus près la répartition et l'organisation des fibres selon l'objectif et le niveau de performance attendue afin de concevoir les matières du futur. « Cet univers est en pleine expansion. On compte un grand nombre de start-up dans le domaine, et notamment en Europe, offrant des perspectives très favorables et durables aux composites », ponctue Éric Pierrejean.