Tous ces efforts de l'industrie visent à acquérir le marché inexploité dans les pays développés et en développement qui attend avec impatience les véhicules légers en raison de l'importance accordée à la hausse des prix du pétrole et aux préoccupations liées aux gaz à effet de serre. Ainsi, ces véhicules légers vont donner plus de kilométrage avec la même quantité d'énergie par rapport aux véhicules ordinaires. Cependant, le défi réside dans le prix du produit final en raison des coûts élevés associés au développement et à la mise en œuvre de ces matériaux et technologies de production avancés. Acier : Parmi les métaux et les composites, l'acier est le composant le plus adorable qui joue un rôle important dans le processus de fabrication automobile. C'est le domaine d'intérêt majeur de la sidérurgie et des équipementiers qui investissent massivement dans son innovation. La capacité inhérente de l'acier à absorber l'énergie d'impact en cas de collision a conduit le matériau à être souvent un premier choix pour les concepteurs automobiles. Alors que les composants d'une carrosserie à structure blanche doivent subir des tests qui prouvent que le métal est capable d'absorber ou de transmettre l'énergie d'impact en cas de collision pour décider de l'adéquation des matériaux à une application automobile.
ThyssenKrupp Steel Europe a mis en place des usines modernisées pour produire des aciers à haute résistance pour la construction automobile légère, des matières premières pour le fer-blanc, ainsi que des aciers pour les oléoducs et gazoducs et de l'acier électrique. Alors que Chrysler et de nombreux constructeurs automobiles étrangers dépendent des revêtements zinc-fer, qui peuvent être fabriqués par électrozingage ou en produisant du galvaneal, qui est un acier galvanisé recuit en ligne, sur des lignes d'immersion à chaud.
En collaboration avec Sumitomo Metal Industries et Aisin Takaoka, Mazda Motor est devenu le premier constructeur automobile à développer avec succès des composants de véhicules utilisant de l'acier à ultra-haute résistance de 1 800 MPa. Son CX-5 se présente sous un véhicule plus léger, avec un châssis plus rigide en grande partie en acier à haute résistance, ce qui permet à la voiture de se sentir solide et calme lorsqu'elle traverse un terrain accidenté, qu'il s'agisse de routes ou de sentiers. Un autre constructeur automobile, Honda, a mis au point l'Accord Euro qui est fabriqué à 50 % en acier à haute résistance.
Aluminium : Un autre métal qui offre un potentiel considérable pour réduire le poids d'une carrosserie automobile est l'aluminium, qui est le matériau le plus couramment recyclé dans le monde. L'aluminium peut être utilisé dans les groupes motopropulseurs automobiles, les châssis, les alliages et les structures de carrosserie.
Il y a une utilisation substantielle de l'aluminium au cours des dernières années et les recherches de Sears indiquent que 110 kg d'aluminium ont été utilisés dans les véhicules en 1996 et qu'ils devraient atteindre 250 à 340 kg, avec ou sans prendre des applications de panneau de carrosserie ou de structure d'ici 2015. Alors que les prévisions parlent également d'applications en aluminium dans les couvercles de coffre, les capots et les portes suspendues et les exemples récents sont les groupes motopropulseurs, la structure de la carrosserie, le châssis et la climatisation. La principale tendance actuelle du matériau concerne les blocs moteurs, qui sont l'une des pièces les plus lourdes qui passent de la fonte à l'aluminium, ce qui entraîne une réduction de poids importante.
Le développement récent consiste à appliquer de l'aluminium forgé sur des pièces moulées en aluminium et à trouver également des applications en aluminium forgé dans les boucliers thermiques, les renforts de pare-chocs, les boîtiers d'airbag, les systèmes pneumatiques, les puisards, les cadres de siège, les impacts latéraux panneaux, etc.
La récente Mercedes-Benz SL bénéficie d'une carrosserie en aluminium dont le poids est composé de 44 % d'aluminium coulé, 17 % de profilés d'aluminium, 28 % de tôle d'aluminium, 8 % d'acier et 3 % des autres matériaux. Il pèse moins que son prédécesseur en raison de l'utilisation intensive de la construction en aluminium dans le cabriolet à toit rigide rétractable, mais son prix est plus élevé.
Selon Mercedes-Benz, les améliorations aérodynamiques de ce modèle réduisent non seulement la traînée, mais offrent également une conduite plus silencieuse, avec moins de vent dans l'habitacle et encore moins d'accumulation de saleté sur les vitres latérales. Cependant, la résistance relative aux collisions de deux véhicules similaires, l'un avec plus d'aluminium, l'autre avec plus d'acier, fournira à la voiture en acier un avantage en matière de sécurité. Alors que, sur une base livre par livre, l'aluminium absorbe deux fois plus d'énergie de collision que l'acier automobile typique, l'argument se poursuit en déclarant que l'aluminium allégé des véhicules contribuera à l'économie de carburant, aux performances et à la sécurité.
Magnésium : Comparé à l'aluminium et à l'acier/fonte, le magnésium est respectivement 33 % et 75 % plus léger. Alors que la résistance à la corrosion des alliages de magnésium modernes de haute pureté est meilleure que celle des alliages d'aluminium moulés sous pression conventionnels.
Mais les composants en magnésium des produits automobiles présentent de nombreux inconvénients en matière de propriétés mécaniques/physiques qui nécessitent une conception unique pour l'application. Le module et la dureté des alliages de magnésium sont inférieurs à ceux de l'aluminium et le coefficient de dilatation thermique est plus grand. Cependant, il convient de noter que des nervures et des supports appropriés peuvent souvent surmonter les limitations de résistance et de module.
Après que l'UE a déclaré que les émissions de CO2 étaient inférieures à 120 g/kg, le magnésium est devenu le métal le plus léger largement promu et utilisé dans l'automobile en Europe. L'idée de réduction des coûts dans le développement des composants fabriqués en magnésium visait à ramener le prix des pièces environ deux fois celui des pièces en aluminium.
Plastiques et composites : Depuis 1953, les matériaux composites polymères Corvette font partie de l'industrie automobile. La préférence pour ces matériaux s'est accrue en raison de leurs délais de livraison raccourcis, de leurs coûts d'investissement réduits, de leur poids réduit et des possibilités de consolidation des pièces, de leur résistance à la corrosion, de leur flexibilité de conception, de l'anisotropie des matériaux et de leurs propriétés mécaniques par rapport à la fabrication conventionnelle en acier.
Cependant, l'obstacle a eu lieu en raison des coûts élevés des matériaux, des taux de production lents, des préoccupations concernant la recyclabilité et plusieurs facteurs ont entravé les applications automobiles à grande échelle des composites polymères. Le coût des matériaux composites est généralement jusqu'à 10 fois plus élevé lors de l'utilisation de fibres de carbone que ceux des métaux conventionnels et, par conséquent, les principaux objectifs de développement futur doivent être l'utilisation de composites hybrides, qui entraînent un faible coût. BMW et VW ont donné une longueur d'avance dans l'utilisation de structures en fibre de carbone dans leurs véhicules.
À un rythme accéléré, les structures en acier sont remplacées par des hybrides en métal et en plastique. Il existe donc une concurrence importante sur le marché des matériaux pour les applications automobiles. Les préoccupations environnementales croissantes accélèrent également le besoin de véhicules plus légers pour une consommation de carburant réduite et également pour le besoin de recyclage.
Ainsi, l'industrie automobile adapte des stratégies commercialement viables comme les métaux et les composites alternatifs pour répondre à la demande et soutenir la concurrence croissante de l'industrie. Mais le goulot d'étranglement du scénario pour l'industrie n'est pas seulement de répondre à la demande de véhicules légers et pourrait également remettre en question les réglementations standard des véhicules, les problèmes d'infrastructure et économiques du pays.
Pourtant, il existe des obstacles importants à l'utilisation à grande échelle de ces matériaux, principalement en raison du coût des matières premières ou de l'important investissement en capital nécessaire pour transformer les processus de formage et atteindre le l'évolution des normes et réglementations en matière de résistance aux chocs et de fiabilité. Il est donc nécessaire de poursuivre les recherches sur les meilleurs processus viables, les propriétés et les matériaux à moindre coût pour rentabiliser cette industrie lucrative à son apogée.
