Zevra : vers des véhicules électriques circulaires et zéro émission

L'objectif déclaré de la Commission européenne est de parvenir à zéro émission de CO2 d'ici à 2035, en particulier sur la chaîne de valeur des véhicules électriques. Ainsi, le projet de recherche Horizon Europe Zevra (Zero Emission Electric Vehicles Enabled by Harmonised Circularity) vise à améliorer la circularité des véhicules électriques légers depuis l'approvisionnement en matériaux et la fabrication jusqu'aux processus de fin de vie. Le projet a commencé le 1er janvier 2024.

Zevra permettra la collaboration de cinq grands équipementiers, soutenus par des universités européennes de premier plan et des acteurs clés de toute la chaîne de valeur (ainsi que de trois membres du partenariat 2Zero) et fera la démonstration d'une méthodologie de circularité harmonisée permettant l'interchangeabilité et la reproductibilité dans toute l'Europe. La méthodologie et les technologies de fabrication seront soutenues par des outils digitaux et validées sur une voiture circulaire complète, intégrant 8 composants prototypes couvrant 84 % des matériaux automobiles. Les innovations de Zevra visent à améliorer les approches zéro émission dans le cycle de vie et la chaîne de valeur d'au moins 59 % des véhicules européens d'ici à 2035.

Les objectifs du projet Zevra sont multiples :

- La mise en place d’une méthodologie de conception pour la circularité basée sur les 9 R (Refuser, Réduire, Réutiliser, Réparer, Renouveler, Réhabiliter, Recycler, Récupérer, et Refabriquer).

- La validation avec 8 prototypes zéro émission.

- L'obtention d'une voiture circulaire constituée à 0 % de matériaux vierges.

- L'augmentation de la sensibilisation et de l'acceptabilité parla société.

- L'adaptation des modèles aux voitures circulaires.

Une méthodologie pour garantir les meilleurs choix

L'exécution et l'optimisation de la méthodologie de conception pour la circularité ainsi que sur la réflexion sur le cycle de vie doivent permettre d'évaluer les meilleures stratégies et design pour chaque cas d'utilisation parla suite. Une méthodologie itérative de conception pour la circularité et une méthodologie harmonisée d'évaluation de la circularité donneront lieu à l'optimisation du prototype de voiture circulaire grâce aux outils numériques et au prototype. La méthodologie itérative de conception se basera sur des formations et ateliers interactifs, afin que les parties prenantes puissent échanger des idées, partager leurs visions et contribuer à la définition des stratégies de conception circulaire.

Les activités comprennent également la réalisation d'une analyse du cycle de vie (ACV ISO 14044/14040) complète, d'une analyse du coût du cycle de vie (ISO 15686-5, conformément au manuel ILCD et aux recommandations Setac) et d'une analyse des impacts sociaux du cycle de vie (via des entretiens des parties prenantes, incluant des données sur la mobilité individuelle, la création d'emplois et la contribution à la santé et au bien-être) sur les cas d'utilisation proposés. La méthodologie d'évaluation de la circularité intégrera les résultats des différentes analyses du cycle de vie (selon l'approche Life Cycle Thinking ) et contribuera également à la standardisation.

Un prototype de véhicule circulaire suivant les principes 9R

La première étape consiste à définir les exigences d'un véhicule basé sur la Škoda Enyaq et celles des équipementiers concernés. La collecte est ensuite combinée à l'idée circulaire pour sélectionner les composants de conception possibles pour les différents cas d'utilisation définis. Cela définit les exigences pour la production des 8 prototypes évoqués plus bas. Les résultats des tests obtenus sur les prototypes alimenteront également la réflexion dans un processus d'itération continue.

La notion de circularité sera abordée de deux manières principales : à la fois à échelle du véhicule lors du processus de conception ensuivant les principes 9R, englobant une réflexion sur l'assemblage et le désassemblage des composants; mais également en validant de nouvelles technologies permettant de créer des composants à partir de véhicules enfin de vie.

Pour présenter les avantages des nouveaux principes de conception et des nouvelles technologies, un véhicule réel sera retravaillé, en particulier au niveau des articulations qui n'étaient pas détachables auparavant. Le démonstrateur complet de la taille d'une voiture sera construit en incluant les 8 prototypes pour montrer les nombreuses technologies des véhicules liées à l'économie circulaire. Ce démonstrateur sera utilisé pour des tests définis afin de prouver l'applicabilité des technologies. En outre, une solution de réalité virtuelle sera mise en œuvre pour fournir plus d'informations et pour créer une expérience globale de l'utilisateur et une compréhension de la nouvelle conception de la voiture circulaire.

Huit prototypes en cours d'élaboration

En particulier concernant le second objectif, la fabrication de prototypes de composants pour les différents groupes de matériaux, conformément aux exigences et aux principes de la conception circulaire, est prévue. Les pièces de démonstration habituellement en acier, aluminium (corroyé, coulé et moussé), thermoplastiques, composites, verre et multimatériaux (pneus) seront remplacées par des matériaux à 0 % de vierges grâce à de nouvelles approches. L'étude portera sur l'adaptation des technologies de fabrication, y compris la boucle de rétroaction avec les outils numériques.

Les prototypes seront caractérisés et testés en ce qui concerne leurs propriétés mécaniques et leurs performances en matière de résistance aux chocs. Tous les résultats de caractérisation obtenus seront exploités digitalement pour être comparés aux données sur les matériaux utilisés habituellement pour valider la méthodologie. Toutes les pièces de démonstration prototypiques permettront de valider les approches. Ces prototypes doivent être développés parles équipementiers automobiles participant au projet, une fois leurs spécifications fournies au reste du consortium qui aura donc pu développer les nouvelles approches. Ainsi, Stellantis explorera plus particulièrement l'utilisation d'un matériau léger : la mousse d'aluminium pour renforcer des pièces telles que pare-chocs, protection contre les impacts latéraux, seuil de porte, barres de toit, longeron latéral, traverse.

Les outils digitaux sont essentiels pour la concrétisation du projet

En effet, Zevra inclut un module de travail sur les outils numériques composé de cinq tâches, dont trois consacrées aux matériaux des prototypes, qui sont :

- L'utilisation de l'intelligence artificielle pour réduire le temps de simulation des accidents traumatique crânien, pour pouvoir tester efficacement différentes solutions d'acier recyclé.

- La création de jumeaux numériques des pièces plastique et composite, qui prendront en compte les effets du procédé sur les matériaux et permettront de comparer l'efficacité de différentes combinaisons de matériaux.

Les études porteront sur des composites thermoplastiques constitués de plastique recyclé et de tissus de fibres continues ou de fibres longues coupées.

- La modélisation micromécanique pour simuler l'extrusion et le moulage de l'aluminium recyclé. Ces simulations seront vérifiées et utilisées pour optimiser la géométrie du composant et les paramètres de traitement afin de maximiser les performances de l'alliage. Cela permettra à son tour la création d'un jumeau numérique du composant en aluminium recyclé.

- Enfin, la création d'un système automatisé pour évaluer l'impact des choix de matériaux et des procédés sur le potentiel de circularité d'un composant au stade de la conception à l'aide d'une méthodologie développée par Zevra, et également mettre le concept de passeport produit numérique (DPP : Digital Passport Pro-duct) dans la chaîne de valeur de l'automobile du projet.

Des formations adaptées aux besoins des parties prenantes à venir

L'amélioration de la prise de conscience et l'acceptation des principes de circularité seront atteintes grâce à la création d'une plateforme virtuelle complète d'apprentissage et de formation adaptée à la main-d'œuvre industrielle ainsi qu'au monde universitaire. Cette plateforme jouera un rôle essentiel dans la promotion des principes de l'économie circulaire et dans la stimulation de l'innovation dans le domaine de l'automobile, notamment en facilitant l'interaction et la collaboration entre ces deux secteurs. Zevra a pour ambition de doter les universitaires et les industriels des connaissances et des compétences nécessaires pour adopter les pratiques de l'économie circulaire et les intégrer dans leurs processus de travail grâce à des activités de formation spécifiques, du matériel pédagogique et des contenus attrayants et informatifs.

De plus, les besoins spécifiques des entreprises et des universités en matière de formation à l'économie circulaire et de programmes de perfectionnement seront recueillis. En répondant à ces besoins, Zevra vise à faciliter la mise en œuvre d'initiatives de formation ciblées qui améliorent efficacement les compétences et les placements dans le secteur automobile.