Avec plus de quarante ans d’expérience dans l’exploitation des avantages de la fibre de carbone en tant qu’élément clé pour promouvoir la légèreté, la haute performance et la résistance structurelle, McLaren a été à l’origine de développements essentiels dans les domaines du motorsport et de l’automobile, faisant de ce matériau non seulement la norme sur la grille de départ de la Formule 1, mais également sur route. Toutes les McLaren jamais construites sont basées sur une monocoque en fibre de carbone. McLaren exploite également au maximum les avantages de ce matériau léger, solide et durable dans les panneaux de carrosserie et les systèmes aérodynamiques, afin d’obtenir des performances maximales et une dynamique de conduite palpitante sans compromis.
En bref
- McLaren Automotive a mis au point une toute nouvelle application mondiale d’une méthode de fabrication de matériaux composites de l’industrie aérospatiale adaptée à la production en série de supercars
- Développée au McLaren Composites Technology Centre (MCTC) de Sheffield, au Royaume-Uni, la nouvelle méthode de production dénommée ART (Automated Rapid Tape) réalise des structures en fibre de carbone McLaren ART améliorées pour être encore plus légères, plus rigides et plus résistantes grâce à une optimisation structurelle avancée et produites en générant moins de déchets
- Le plan fixe de l’aileron avant actif de la nouvelle McLaren W1 est une structure en fibre de carbone McLaren ART fabriquée à l’aide de cette nouvelle technique
- Les futurs modèles McLaren présenteront des monocoques intégrant de la fibre de carbone ART dans leurs structures
McLaren Automotive vient de mettre au point une application inédite d’un processus de fabrication de pointe et hautement spécialisé dans le secteur automobile, qui améliorera ses futurs modèles grâce à une avancée majeure dans la technologie de la fibre de carbone qui renforce les meilleures caractéristiques du matériau et plus encore.
L’industrie aérospatiale utilise des méthodes de fabrication ultraprécises pour construire des structures en fibre de carbone hautement personnalisées pour la dernière génération d’avions de ligne et d’avions de chasse, en particulier pour les grandes pièces jouant un rôle crucial, telles que le fuselage et les ailes de l’avion. Ce résultat est obtenu par l’application robotisée de rubans en composite pour stratifier les structures, plutôt que par la stratification manuelle traditionnelle réalisée à l’aide de matériaux préimprégnés. C’est une version rapide et « à haut débit » de cette méthode de fabrication que McLaren a mise au point et désormais intégrée à ses équipements de production au McLaren Composites Technology Centre (MCTC) de Sheffield, au Royaume-Uni.
Dénommée ART (Automated Rapid Tape), cette méthode permet d’exploiter un potentiel énorme pour améliorer encore plus les voitures McLaren grâce à des structures en fibre de carbone optimisées pour être encore plus légères, plus rigides et plus résistantes, produites avec une plus grande uniformité d’une pièce à l’autre, tout en générant moins de déchets. Les formes en fibre de carbone McLaren ART qui en résultent sont également visuellement différentes des composants en fibre de carbone préimprégnés et découpés à la main.
Bouleversant la méthode de l’industrie aérospatiale qui consiste à utiliser des bras robotisés pour superposer des rubans en composite, la méthode ART de McLaren repose sur un équipement spécialement conçu qui utilise une tête d’application fixe et une plateforme en mouvement rapide en mesure de tourner, ce qui enclenche un processus de fabrication plus rapide adapté aux besoins de l’industrie automobile et à la fabrication de matériaux composites à haut débit.
Une plus grande liberté de conception pour les ingénieurs
La méthode McLaren ART permet de personnaliser le placement des fibres, créant ainsi de nouvelles possibilités pour répondre aux exigences de portance ou de rigidité que les méthodes conventionnelles ne permettent pas de satisfaire. L’innovation est ainsi promue, car les ingénieurs sont libérés des contraintes dues à l’uniformité des matériaux. L’ajustement spécifique de l’orientation des fibres dans le matériau composite permet d’obtenir une rigidité anisotrope : la rigidité peut ainsi être améliorée dans des directions spécifiques tandis que la flexibilité est maintenue ailleurs. Cela ouvre de nouvelles voies pour la conception de composants aérodynamiques complexes et fortement sollicités.
Cette technologie permet également d’optimiser le rapport résistance/poids. Les fibres peuvent être concentrées dans les zones soumises à des contraintes ou à des charges plus élevées, telles que les joints, les arêtes ou les points de connexion, ce qui permet d’éliminer les matériaux superflus dans les zones à faible contrainte.
Des structures en fibre de carbone créées avec moins de déchets
Si des longueurs bien précises de ruban en composite sec sont posées pour la réalisation d’une pièce en fibre de carbone McLaren ART, il en découle une réduction significative de chutes de forme irrégulière qui ne peuvent pas être réutilisées. Jusqu’à 95 % du ruban sec brut utilisé pour la stratification d’un composant est intégré dans la pièce finale. Le processus automatisé réduit également les imprécisions de positionnement et les pertes de matériau dues à l’erreur humaine, ce qui garantit que la couche finale respecte les tolérances de conception, réduisant ainsi au minimum le nombre des pièces rejetées. L’automatisation de l’équipement Automated Rapid Tape assure un suivi et un contrôle en temps réel, garantissant la cohérence des paramètres du processus et l’optimisation de la qualité des pièces.
Un moyen d’accroître l’utilisation de la fibre de carbone
Les avantages de la technologie ART en termes de temps de fabrication et de réduction des coûts ouvrent la voie à une plus grande utilisation de la fibre de carbone pour un plus grand nombre d’éléments du véhicule. Au-delà de la cuve en carbone, l’utilisation accrue de panneaux de carrosserie ultralégers en fibre de carbone McLaren ART devient plus faisable et plus rentable.
Il ne s’agit pas d’une technologie d’avenir, car elle est déjà intégrée dans les processus de fabrication de McLaren. En effet, un premier prototype d’équipement à haut débit a déjà été installé au McLaren Composites Technology Centre. Cette première installation de la technologie ART sera reprise par un équipement industriel plus tard en 2025, avec une capacité de fabrication accrue.
La première McLaren à intégrer de la fibre de carbone McLaren ART est la toute nouvelle Ultimate supercar, la prochaine voiture de la lignée emblématique des « 1 », soit la McLaren W1. Le plan fixe de l’aileron avant actif, qui fait partie intégrante de l’extraordinaire ensemble aérodynamique de la voiture pouvant générer jusqu’à 1 000 kg d’appui, est fabriqué en fibre de carbone McLaren ART, bénéficiant ainsi de la rigidité accrue des pièces fabriquées à l’aide de la technologie Automated Rapid Tape. Le plan fixe en fibre de carbone McLaren ART est jusqu’à 10 % plus rigide qu’une pièce pré-imprégnée comparable, ce qui représente une amélioration significative compte tenu de sa fonction de support de la charge aérodynamique. D’autres pièces à fabriquer en fibre de carbone McLaren ART sont à l’étude pour des exemplaires de série de la W1.
La méthode de production Automated Rapid Tape et les structures en fibre de carbone McLaren ART ouvrent également d’immenses possibilités pour la prochaine génération d’architectures en fibre de carbone. L’intégration de cette technologie dans la structure des cuves en fibre de carbone ultralégère et ultrarésistante – avec un minimum de déchets – est déjà à l’étude pour la prochaine génération de supercars McLaren.