Lorsque vous imaginez la chaîne de montage d'une usine automobile, vous imaginez probablement des machines à souder, des rivets, des boulons et des vis fixant toutes les pièces d'une voiture ensemble. Vous pourriez être surpris d'apprendre que de nombreux constructeurs automobiles utilisent de la colle pour coller certaines pièces ensemble sur les véhicules modernes. Ce n'est pas le type de colle que vous trouverez dans le sac à dos d'un écolier, ou le type de colle de voiture que vous pourriez utiliser pour assembler un modèle en plastique - les adhésifs structurels automobiles sont des matériaux avancés appelés époxy qui peuvent être personnalisés pour coller à presque toutes les surfaces et supporter une large gamme de températures extrêmes.
L'utilisation de colle dans la construction automobile n'est pas un moyen de couper les coins ronds ou de fabriquer une voiture de qualité inférieure. Les adhésifs modernes offrent de nombreux avantages techniques par rapport aux méthodes traditionnelles de fixation de deux pièces ensemble. En fait, les adhésifs forment généralement une liaison plus forte que les matériaux qu'ils collent ensemble. Les adhésifs pourraient être la clé pour construire des voitures plus légères et plus efficaces, et lorsque de nouveaux matériaux tels que les composites de carbone sont utilisés, les adhésifs pourraient être le seul moyen de les coller car les panneaux en fibre de carbone ne peuvent pas être soudés ensemble.
Bien sûr, les auto-adhésifs ne sont pas parfaits - il y a quelques préoccupations environnementales et certaines applications pour lesquelles ils ne fonctionnent tout simplement pas très bien. Quels adhésifs fonctionnent le mieux pour les nombreuses parties différentes d'une voiture ? Et comment l'utilisation d'adhésifs va-t-elle changer l'industrie automobile ? En conséquence, verra-t-on des voitures moins chères ? Si oui, seront-ils en sécurité ? Continuez à lire pour le savoir.
L'application d'adhésif dans la fabrication automobile est un processus légèrement plus compliqué que le simple fait d'appliquer de la colle et de maintenir les deux pièces ensemble. D'une part, les adhésifs structuraux automobiles sont fabriqués à partir de produits chimiques appelés époxy . Un époxy se compose de deux parties, une résine et un catalyseur. Lorsque les deux composants sont combinés, le catalyseur déclenche une réaction chimique dans la résine et la résine développe ses propriétés de liaison au fur et à mesure que le mélange durcit. Les temps de durcissement de l'époxy peuvent aller de quelques minutes à une journée ou même plus. Dans certains cas, le durcissement peut être facilité par la cuisson ou une autre forme de chaleur appliquée. Certains époxy durcissent même avec l'application de lumière ultraviolette.
Il existe deux types d'époxydes couramment utilisés :les époxy polyuréthanes et les époxy à matrice vitreuse. Les époxydes à matrice vitreuse sont extrêmement solides et rigides, et ils résistent au cisaillement -- séparation latérale des pièces collées -- à des niveaux de force très élevés. Les époxydes de polyuréthane sont plus flexibles, mais ils se cassent sous des forces de cisaillement à des niveaux de force beaucoup plus faibles que les époxydes à matrice vitreuse. Un nouveau processus d'application en deux étapes appelé renforcement synergique du caoutchouc donne aux époxydes à haute résistance une plus grande flexibilité afin qu'ils soient moins susceptibles de se fracturer sous la contrainte [source :Smock].
Les besoins uniques d'une chaîne de production automobile compliquent davantage le processus d'application de l'adhésif. Dans certains cas, les adhésifs doivent être appliqués sur une section entière de la voiture en un seul lot. Une fois que certaines pièces supplémentaires ont été fixées et collées, la section peut avoir besoin de passer par un processus de nettoyage et de peinture avant que les pièces finales ne soient fixées. L'adhésif doit pouvoir rester en place lorsqu'il est soumis à des pulvérisations de liquide, à l'électrodéposition et à d'autres processus d'assemblage. Pour éviter l'utilisation de fours de pré-durcissement coûteux, cette capacité de durcissement peut être intégrée à l'adhésif, mais cela nécessite de nombreux tests et une chimie impressionnante.
Le meilleur endroit pour utiliser un adhésif structurel est un endroit où les forces principales sont soit la compression , où les pièces jointes sont poussées ensemble, ou cisaillent , où la force essaie de faire glisser les surfaces jointes l'une contre l'autre, comme presser vos mains ensemble et essayer de les séparer.
Les adhésifs structuraux ne sont généralement pas bons à utiliser si la force agissant sur le joint séparerait les deux pièces, car la plupart des adhésifs ont une faible résistance au pelage . Un autre mauvais emplacement pour un adhésif structurel serait celui où il y a des forces qui plieraient le joint, ce qui pourrait permettre au joint de se cliver puis de se décoller [source :Gilles].
En plus des époxydes, des mousses d'uréthane sont également utilisées dans certaines zones d'une voiture. Bien qu'elles aient des propriétés adhésives, ces mousses sont davantage utilisées pour leurs propriétés d'étanchéité que de fixations structurelles.
Auto CollePour beaucoup de gens, l'adhésif automobile sur les panneaux de carrosserie d'un véhicule peut ne pas sembler hors de question, mais qu'en est-il du collage du moteur ? Un auto-adhésif peut-il résister à la chaleur et aux pressions que les moteurs sont capables de produire ? Oui, les adhésifs peuvent être - et sont actuellement - utilisés dans les moteurs. En fait, les couvercles de soupapes, les collecteurs d'admission et les carters d'huile sont généralement fixés à l'aide de quelques boulons et d'un matériau adhésif qui forme un joint ou un joint étanche aux fluides ou à l'air.
L'utilisation d'adhésifs présente des avantages majeurs par rapport aux autres méthodes de fixation. Un adhésif répartit mieux les charges qu'une soudure par points ou un rivet. Imaginez deux panneaux de carrosserie qui sont attachés avec quelques points de soudure. Chaque fois que la voiture heurte une bosse, la force de la bosse traverse la voiture. Lorsqu'il traverse ces deux panneaux de carrosserie, les soudures par points transportent toute la force. Cela conduit à des fractures de contrainte dans la zone proche des soudures. Un adhésif permettrait aux panneaux d'être fixés sur une surface plus large, répartissant la force de manière plus efficace. Une bonne soudure à la molette accomplirait la même chose, sauf que les soudures sont si rigides qu'elles ne transfèrent pas très bien la force. Les adhésifs, en particulier les époxy polyuréthanes, ont la capacité de fléchir et d'absorber une partie de la force, et de transmettre le reste uniformément sur la surface. C'est l'une des raisons pour lesquelles les constructeurs d'avions utilisent des adhésifs depuis des années.
Les adhésifs permettent également l'utilisation de matériaux structurels plus légers. Les soudures et les boulons nécessitent des pièces d'acier épaisses et lourdes pour les ancrer. Avec un adhésif, un acier plus fin peut être utilisé, ou le fabricant peut passer à d'autres matériaux tels que l'aluminium ou les composites de carbone. Ces matériaux ne peuvent pas être soudés comme l'acier, donc les adhésifs sont souvent la meilleure option. Le constructeur automobile indien Tata a réduit le poids de sa Nano ultra compacte en partie en utilisant des adhésifs pour fixer certains panneaux de carrosserie.
La température affecte les adhésifs, mais les époxydes utilisés pour assembler les voitures ne fondent pas tant qu'ils ne sont pas chauffés à 400 degrés Fahrenheit (204,4 degrés Celsius) ou plus, et ils ne se fissurent pas tant qu'ils ne sont pas refroidis à moins 40 degrés Fahrenheit (moins 40 degré Celsius). De toute évidence, ce sont des écarts de température extrêmes que la plupart des gens ne rencontreraient jamais au cours de leur vie. Pour le conducteur moyen, la température n'est pas un souci.
Cela ne veut pas dire que les adhésifs sont sans défauts. L'industrie automobile ne dispose pas de beaucoup de données à long terme sur l'utilisation des adhésifs, et certains s'interrogent sur leur capacité à résister à 10 ou 20 ans d'utilisation. Les adhésifs structuraux sont utilisés par les fabricants européens depuis plusieurs années, la confiance dans la longévité des adhésifs augmente donc.
Il y a un effet secondaire négatif potentiel de l'utilisation d'adhésif - des réparations plus coûteuses. Si une pièce structurale collée se brise, la plupart des ateliers de réparation n'auront pas les installations nécessaires pour recoller l'adhésif. Au lieu de cela, ils devraient utiliser un composant pré-collé envoyé par le fabricant, obligeant éventuellement le propriétaire de la voiture à payer plus que la pièce cassée. Un bon carrossier peut effectuer une réparation esthétique en coupant la section endommagée et en réparant une nouvelle pièce avec des adhésifs spécialement conçus à cet effet.
Alors que les adhésifs sont de plus en plus utilisés aujourd'hui, leur utilisation dans l'assemblage automobile n'est pas vraiment nouvelle. Les pare-brise de voitures sont maintenus en place par des époxy polyuréthanes depuis des décennies, et au cours des dix dernières années, des fabricants tels que Saturn et même BMW ont fixé des revêtements en plastique à leurs voitures avec des adhésifs au lieu de boulons ou de soudures. Alors que les concepteurs automobiles explorent de nouvelles technologies et de nouveaux matériaux, nous pourrions voir l'utilisation d'adhésifs monter en flèche dans les prochaines années. Même ainsi, il y aura probablement toujours une place sur la chaîne de montage pour un soudeur.
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