Pedeorelha | Est-il possible d'assembler une voiture avec de la colle?

Gyles Lewis
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De nombreux constructeurs automobiles, y compris BMW, ont utilisé des adhésifs structurels automobiles à la place des boulons ou des soudures pour fixer le revêtement en plastique aux véhicules. Voir notre galerie d'images de moteurs de voitures. Johannes Simon / Getty Images

Lorsque vous imaginez la chaîne de montage dans une usine au-to, vous imaginez probablement des machines à souder, des rivets, des boulons et des vis fixant ensemble toutes les pièces d'une voiture. Vous serez peut-être surpris d'apprendre que de nombreux constructeurs automobiles utilisent de la colle pour coller certaines pièces entre elles sur des véhicules modernes. Ce n'est pas le type de colle que vous trouverez dans le sac à dos d'un enfant d'école, ni le type de colle de voiture que vous pourriez utiliser pour assembler un modèle en plastique - les adhésifs structurels pour automobiles sont des matériaux avancés appelés époxydes qui peuvent être personnalisés pour se lier à presque toutes les surfaces et supportent une large gamme de températures extrêmes.

Utiliser de la colle dans la fabrication automobile n'est pas un moyen de couper les virages 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 lient 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 lier car les panneaux en fibre de carbone ne peuvent pas être soudés ensemble..

Bien sûr, les adhésifs automobiles ne sont pas parfaits - il y a quelques problèmes environnementaux et certaines applications pour lesquels ils ne fonctionnent tout simplement pas très bien. Quels adhésifs fonctionnent le mieux pour les nombreuses pièces différentes d'une voiture? Et comment l'utilisation des adhésifs changera-t-elle l'industrie automobile? En conséquence, verrons-nous des voitures moins chères? Si oui, seront-ils en sécurité? Continuez à lire pour le découvrir.

Cette lunette arrière sera enduite d'adhésif avant d'être placée sur une Dodge Caliber. Mary Knox Merrill / Le moniteur de la science chrétienne / Getty Images

L'application d'adhésif dans la fabrication automobile est un processus légèrement plus compliqué que de simplement appliquer de la colle et de maintenir les deux parties ensemble. D'une part, les adhésifs structuraux automobiles sont fabriqués à partir de produits chimiques appelés époxy. Un époxy se décline en deux parties, une résine et un catalyseur. Lorsque les deux composants sont combinés, le catalyseur démarre 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 un jour, voire plus. Dans certains cas, le durcissement peut être facilité par la cuisson au four ou une autre forme de chaleur appliquée. Certains époxydes durcissent même avec l'application de lumière ultraviolette.

Il existe deux types d'époxydes couramment utilisés: les époxydes de polyuréthane et les époxydes à matrice vitreuse. Les époxydes à matrice vitreuse sont extrêmement solides et rigides, et ils résistent tonte -- séparation latérale des pièces collées - à des niveaux de force très élevés. Les époxydes de polyuréthane sont plus flexibles, mais ils se cassent sous les forces de cisaillement à des niveaux de force beaucoup plus faibles que les époxydes à matrice vitreuse. Un nouveau processus de candidature en deux étapes appelé trempe 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 ligne de production automobile compliquent encore 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 sont attachées et collées, la section peut devoir passer par un processus de nettoyage et de peinture avant que les pièces finales ne soient attachées. L'adhésif doit pouvoir rester en place lorsqu'il est soumis à des sprays liquides, à l'électrodéposition et à d'autres processus d'assemblage. Pour éviter l'utilisation de fours de pré-polymérisation coûteux, cette capacité de durcissement peut être intégrée à l'adhésif, mais elle nécessite de nombreux tests et une chimie impressionnante..

Le meilleur endroit pour utiliser un adhésif structurel est dans un endroit où les forces primaires sont soit compression, où les pièces jointes sont poussées ensemble, ou tondre, où la force essaie de faire glisser les surfaces jointes les unes contre les autres, comme presser vos mains l'une contre l'autre et essayer de les écarter.

Les adhésifs structurels ne sont généralement pas bons à utiliser si la force agissant sur le joint séparait les deux pièces car la plupart des adhésifs ont une mauvaise 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 fendre 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 comme mastics que comme attaches structurelles..

Colle automatique

Pour 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 étanche aux fluides ou à l'air, ou joint..

Le Tata Nano utilise des adhésifs automobiles pour fixer les panneaux de carrosserie et pour réduire le poids. FABRICE COFFRINI / AFP / Getty Images

L'utilisation d'adhésifs présente certains 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 fixés avec quelques points de soudure. Chaque fois que la voiture heurte une bosse, la force de la bosse se déplace à travers la voiture. Lorsqu'il passe à travers ces deux panneaux de carrosserie, les soudures par points portent 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 d'une manière plus efficace. Un bon joint de soudure 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 époxydes de polyuréthane, ont la capacité de fléchir et d'absorber une partie de la force, et de transmettre le reste de manière uniforme sur toute la surface. C'est l'une des raisons pour lesquelles les avionneurs 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, de l'acier de qualité plus mince peut être utilisé, ou le fabricant peut passer à des matériaux alternatifs tels que l'aluminium ou les composites de carbone. Ces matériaux ne peuvent pas être soudés comme l'acier le peut, les adhésifs sont donc souvent la meilleure option. Le constructeur automobile indien Tata a réduit le poids de son Nano ultra compact 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 problème.

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 remettent en question leur capacité à résister jusqu'à 10 ou 20 ans d'utilisation. Les adhésifs structuraux sont utilisés par les fabricants européens depuis plusieurs années, donc la confiance grandit dans la longévité des adhésifs.

Il existe un effet secondaire négatif potentiel de l'utilisation de l'adhésif: des réparations plus coûteuses. Si une pièce structurelle collée se casse, 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 simple pièce cassée. Un bon atelier de carrosserie peut gérer 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 voiture ont été maintenus en place par des époxydes de polyuréthane pendant des décennies, et au cours des dix dernières années environ, des fabricants tels que Saturn et même BMW ont attaché un revêtement 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 des 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.