B mw information média 04/2013 Page Journées de l’innovation bmw I 2013. Table des matières. 1 Journées de l’innovation bmw I 2013. (Résumé)








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La production de PRFC à l’échelle industrielle a démarré.

La presse maintient ensuite le moule en position fermée avec une force allant jusqu’à 4 500 tonnes, suivant des paramètres de température, de pression et de temps exactement définis par nos experts, jusqu’à ce que la résine forme une liaison intime avec le durcisseur et qu’elle soit entièrement durcie. Grâce à ce procédé de fabrication spécifique, propre à BMW, il est possible de faire l’impasse sur une longue étape de durcissement supplémentaire, qui se déroule normalement dans un four séparé placé en aval de l’étape de compression du PRFC.
Le nouvel atelier spécialement conçu pour les PRFC ne peut plus être comparé à un atelier d’emboutissage conventionnel pour tôles d’acier. Les investissements spécifiques à la production présentent une structure nettement allégée. Ainsi, par exemple, la suppression d’un atelier de peinture classique et de la cataphorèse a permis une réduction sensible des coûts de construction.
Le procédé de production est porteur d’avenir, il fait gagner énormément de temps et permet d’envisager de manière réaliste la production de composants en composite PRFC de grandes dimensions à l’échelle industrielle. Seul ce procédé permet de sortir des pièces moulées en moins de 10 minutes.

Même les ensembles complexes, tels qu’un côté de caisse complet pour le module Life de la BMW i3, quittent l’installation avec nombre d’éléments structurels intégrés – dans une qualité impeccable, avec une fonctionnalité parfaite et une précision d’ajustage élevée. Ne restent que des travaux de finition, comme la découpe propre des contours de la pièce et la réalisation de trous manquants. À cet effet, les pièces sont usinées avec une installation de découpe au jet d’eau spéciale, puis elles sont sablées et les surfaces à coller sont grattées pour la suite des opérations.
Pour un côté de caisse conventionnel en tôle d’acier il faudrait, contrairement à une pièce moulée en PRFC, assembler plusieurs composants intérieurs et extérieurs les uns après les autres. Prise dans son ensemble, une architecture normale en tôle d’acier nécessite nettement plus de pièces pour la carrosserie et pèserait ainsi, rien que par sa conception, plus lourd que le module LifeDrive de la BMW i3.

Révolution dans la construction des caisses avec de nouveaux outils de précision.

Les nouveaux composants en composite PRFC produits dans le nouvel atelier de moulage de Leipzig, ainsi que les pièces en PRFC fournies par l’atelier de moulage de Landshut, sont assemblés dans le nouveau hall de construction des caisses. C’est ici que le corps de base du module Life d’une BMW i3 prend naissance à partir d’environ 150 éléments, soit un tiers de moins que dans une conception conventionnelle en tôle d’acier. Il n’y a pas de nuisance acoustique due au vissage ou au rivetage, ni d’étincelles jaillissant au soudage, car toutes les pièces sont assemblées selon les méthodes de collage les plus modernes, automatisées à 100 pour cent. Il s’agit d’une technologie que BMW est seul à maîtriser. Lors du processus d’assemblage unique développé par BMW, les différents composants sont joints sans contact, avec un joint de collage de 1,5 millimètre afin de garantir une tenue optimale après le collage. Avec cette nouvelle méthode de fabrication, toutes les pièces de raccordement ont la même distance les unes par rapport aux autres dans le module Life si bien que la quantité de colle appliquée est partout la même. Seule cette précision permet de garantir une transmission parfaite des efforts parmi les différents composants PRFC et, par là, un niveau de qualité maximal dans la production de grande série. Il en résulte pour chaque voiture un cordon de colle exactement défini de 160 mètres de long pour 20 millimètres de large.

Gain de temps grâce à la colle instantanée.

D’une manière générale, la fabrication de structures de carrosserie en PRFC est aujourd’hui limitée à des véhicules spéciaux, à des bolides de course et à quelques voitures de sport extravagantes. Construits en petit nombre, le coût et le temps de production sont ici plutôt secondaires. Peu importe si le durcissement des assemblages collés prend plus d’un jour. Pour comprimer ce laps de temps pour la production de la BMW i3 en grande série, BMW a réduit le temps de durcissement de manière spectaculaire.

Ainsi, la colle de conception nouvelle ne pourra être traitée que lors des 90 secondes suivant son application, avant qu’elle ne prenne. Au bout d’une heure et demie, elle aura durci. Soit dix fois plus vite qu’une colle conventionnelle. Pour raccourcir encore plus de temps de durcissement et le limiter à quelques minutes seulement, BMW a mis au point un processus thermique supplémentaire. À cet effet, certains points sur les pièces en PRFC à coller sont chauffés pour accélérer encore le processus de durcissement d’un facteur de 32.

Choix des coloris jusqu’à six jours avant le montage final.

La cellule en PRFC (module Life) hautement résistant réalisée à Leipzig est transférée du hall de construction des caisses au nouveau hall de montage pour le « coiffage », soit le regroupement avec le module Drive en aluminium. Le module Drive de base fourni par l’Usine de Dingolfing est complété à Leipzig, avant d’entrer dans une liaison indissociable avec le module Life par vissage et collage. Ce n’est qu’à l’issue de cette opération que la cellule Life intérieure en PRFC est habillée de sa robe extérieure en matière synthétique. Cette peau peinte est constituée de plusieurs éléments en thermoplastiques moulés par injection, tels qu’on en trouve aussi dans la construction automobile classique (boucliers avant/arrière, bas de caisse, etc. …). Lors du montage final, ces pièces synthétiques moulées de couleur sont vissées discrètement sur la cellule Life intérieure via des supports spécifiques.

Recyclage du PRFC chez BMW i : un cycle fermé.

Dans le cadre des travaux d’étude portant sur la BMW i, BMW Group a développé, jusqu’à la mise en œuvre en série, un concept de recyclage unique au monde pour les composants PRFC, les pièces de carrosserie et les déchets de production triés. Les matériaux haut de gamme de la production, et même ceux tirés de voitures accidentées ou hors d’usage, sont réutilisés dans la construction automobile en étant soit réinjectés dans le processus de production soit mis en valeur dans d’autres applications.

Lors du retraitement de fibres de carbone, on fait la distinction entre recyclage de matériau « sec », non résiné, et de matériau composite (PRFC) « humide », imprégné de résine. Les résidus de découpe secs issus de la fabrication peuvent être retraités pour former des non-tissés textiles haut de gamme réinjectées dans le cycle de production. Dès aujourd’hui, quelque 10 pour cent des fibres de carbone mises en œuvre sur une BMW i3 sont des fibres recyclées – un processus sans égal dans l’industrie automobile mondiale.

Lors du recyclage des composites – donc le retraitement des fibres de carbones imprégnées de résine – le PRFC est d’abord séparé par un processus industriel du mélange formé avec d’autres matières plastiques et traité par exemple dans une installation de pyrolyse. La chaleur dégagée lors de ce processus par la décomposition de la résine est mise à profit pour séparer les fibres de carbone intactes. Celles-ci peuvent ensuite être utilisées pour la fabrication de composants et réduisent ainsi le besoin en fibres neuves. Ainsi par exemple, la coque des assises de la banquette arrière est réalisée à partir de fibres de carbone récupérées de cette manière. Elle répond à 100 pour cent aux normes de qualité BMW et pèse 30 pour cent de moins qu’une coque réalisée selon la méthode classique en mats de fibres de verre. Moulus ou coupées en fibres courtes, les PRFC et les fibres de carbone recyclés sont aussi réutilisés dans de nombreuses applications en dehors de l’industrie automobile. Ils peuvent par exemple être mis en œuvre dans l’industrie textile ou dans l’industrie électronique (pour des boîtiers de commande). L’utilisation des « fibres PRFC secondaires » fait partie intégrante d’un cycle de matériaux s’inscrivant dans le développement durable. Elle permet de ménager les ressources naturelles et de conserver des matières premières pour des applications futures.


2.2 Rigueur sur le plan du développement durable : la production de la BMW i3 à Leipzig fait appel à une alimentation électrique sans émission de CO2.

L ’agrandissement de l’Usine BMW de Leipzig se poursuit comme prévu. La production de la BMW i3 à propulsion électrique démarrera à l’automne 2013 et fera appel à une alimentation en courant totalement exempte de CO2. Suivra au début de l’année 2014 la BMW i8, une voiture de sport à hybride rechargeable équipée d’un moteur électrique et d’un moteur thermique.

La production des modèles BMW i fixera de nouvelles références en matière de protection de l’environnement et se distinguera par une consommation d’énergie et d’eau réduite d’environ 50 pour cent et de 70 pour cent respectivement par rapport à la moyenne, déjà hautement efficace, de la production BMW. Le courant électrique requis pour la production des modèles BMW i à l’Usine de Leipzig est tiré exclusivement de l’énergie éolienne et donc à 100 pour cent issu de sources d’énergie renouvelables.

Des éoliennes destinées à approvisionner directement l’usine en courant électrique sont implantées sur le site du constructeur automobile – une première en Allemagne. Les travaux de construction de quatre éoliennes d’une puissance individuelle de 2,5 MW seront achevés dès le printemps. Le courant qu’elles produiront couvrira 100 pour cent des besoins en énergie électrique nécessaire pour la production future des modèles BMW i sur le site de Leipzig.

Les éoliennes produisent plus de courant que nécessaire pour la production à Leipzig.

Avec 26 GWh par an, les quatre éoliennes du type Nordex N100/2500 fourniront même à l’avenir plus de courant que nécessaire pour la production des modèles BMW i. L’excédent attendu, de l’ordre de 2 GWh, sera alors utilisé à d’autres fins dans l’Usine de Leipzig.
Les éoliennes seront exploitées par le leader allemand du développement de projets éoliens, la société wpd AG de Brême. L’Usine BMW de Leipzig a signé avec wpd un contrat de longue durée pour l’achat de l’électricité produite pour être directement utilisée sur le site de l’usine.

Pour le lancement commercial sans accros de la BMW i3 en 2013, BMW a aussi mis en place un nouvel atelier de moulage par compression du carbone sur son site de Leipzig auquel s’ajoute un atelier de production de pièces en matière synthétique, le hall de construction des caisses ainsi qu’un hall de montage/hall logistique pour les nouveaux modèles. L’investissement s’élève à un total de 400 millions d’euros.

Développement durable dans toute la chaîne de création de valeur.

Pour BMW i, le développement durable a joué d’emblée un rôle éminent ; il concerne toute la chaîne de création de valeur. Ainsi, pour la BMW i3, premier projet automobile de cette marque, des objectifs de développement durable contraignants ont été fixés dès la première phase de la conception. Et ces objectifs, qui vont des achats à la distribution en passant par le développement et la production, seront atteints. Des objectifs ont été fixés non seulement au niveau du potentiel d’émission de gaz à effet de serre, appelé aussi pouvoir de réchauffement global PRG, mais aussi pour d’autres activités écologiquement importantes ainsi que pour la durabilité sociale. Ils sont atteints grâce à de nombreuses mesures innovantes dans le processus de développement, de production et de recyclage intégrant aussi des solutions élaborées dans le réseau des fournisseurs. BMW i fixe ainsi de nouveaux repères en matière de développement durable.

Écobilan exemplaire pour la BMW i3.

L’écobilan de la voiture dans son ensemble dépend de manière déterminante de la phase d’exploitation. Sur ce plan, la construction légère pourra déployer son potentiel d’économie. Car si, du point de vue énergétique, les coûts de production (batterie, construction légère en PRFC) sont supérieurs à ceux de matériaux conventionnels, ce sont justement les mesures de construction légère qui confèrent une efficacité énergétique supérieure à la BMW i3 lors de son utilisation au quotidien. Au final, le surcoût énergétique lors de la production sera rapidement compensé par l’économie d’énergie réalisée lors de la phase d’exploitation.

Objectif : une production sans émission de CO2.

BMW Group contrôle dès le début les émissions de CO2 liées à la consommation d’énergie pour la fabrication. La BMW i3 témoigne de manière particulièrement impressionnante du succès de ces efforts : sur tout le cycle de production et de vie, production de courant en Europe comprise (bouquet énergétique UE 25), cette voiture électrique affiche un potentiel d’émission de gaz à effet de serre (équivalent CO2) inférieur d’au moins un tiers à celui d’un véhicule à moteur thermique hautement efficace comparable. Lorsque l’énergie pour faire fonctionner la voiture est produite à partir d’énergies renouvelables, telles que l’éolien ou l’hydraulique, le pouvoir de réchauffement global peut même être abaissé de plus de 50 pour cent au moins.

BMW i bouleverse la construction automobile.

La production des automobiles de la famille BMW i fixe des références au-delà de la mise en œuvre de matériaux innovants, de l’économie de ressources naturelles et de l’industrialisation de l’électromobilité. En effet, le concept sur lequel il repose est tout aussi révolutionnaire. L’architecture des voitures avec le module LifeDrive et l’habitacle en fibres de carbone du module Life permettent de lancer un processus de production d’un nouveau type qui fait l’impasse sur les opérations traditionnelles d’emboutissage et de peinture. Les méthodes d’assemblage sont également uniques : les technologies classiques sont remplacées par un collage high-tech.

Le travail des opérateurs dans la production s’en trouve par ailleurs nettement facilité. Grâce à la nouvelle architecture des voitures, les postes de travail sont plus ergonomiques et le montage est sensiblement moins bruyant. De plus, les halls de production sont éclairés par de la lumière naturelle.

« Certificat Leed Gold » pour des bâtiments répondant aux principes du développement durable.

Le Green Building Council (Conseil de Construction Verte) des États-Unis, un organisme de renommée mondiale, a déjà décerné le « Certificat LEED Gold » (Leadership in Energy and Environmental Design) pour la construction durable des nouveaux bâtiments érigés à Leipzig.

Des mesures techniques ont permis de réduire la consommation d’énergie dans les halls de manière considérable. Grâce à une gestion intelligente du système d’aération, les halls de production bénéficient plusieurs fois par jour d’un échange d’air complet moyennant les lanterneaux supérieurs et latéraux du toit des halls. L’aération naturelle réduit les nuisances olfactives et les poussières dans le hall de construction des caisses ainsi que dans le hall de montage et permet de refroidir l’atelier d’emboutissage et de moulage où il fait chaud. Tout le système d’aération et de ventilation se passe de ventilateurs et installations de climatisation supplémentaires. De plus, des feuilles blanches appliquées sur les bandes vitrées du toit des halls réfléchissent la lumière du soleil et réduisent ainsi le recours à l’éclairage artificiel. Les nouveaux bâtiments érigés à Leipzig s’imposent donc aussi en référence sur le plan écologique dans l’industrie automobile.


2.3 Électromobilité :
la voie est libre.

L’alimentation en énergie de la BMW i3 est assurée par une batterie lithium-ion hautes performances spécialement conçue à huit modules et 96 cellules. Compacte, elle est logée dans le plancher de la voiture où elle est parfaitement protégée. Cet accumulateur d’énergie a été sans cesse optimisé au cours du développement pour atteindre un équilibre optimal entre puissance, autonomie, poids et durée de vie. La durée de vie des cellules d’accumulateur correspond à celle de la voiture. Avec un accumulateur entièrement chargé, la BMW i3 peut parcourir jusqu’à 160 kilomètres dans les conditions quotidiennes avant de devoir s’arrêter à la borne de recharge. La BMW i3 servira surtout en ville et pour faire la navette entre la maison et le bureau, mais comme l’ont prouvé nos essais avec la MINI E, elle se prête aussi à un usage à la campagne. Après avoir analysé plus de 20 millions de kilomètres parcourus dans dix pays par plus de 1000 clients essayeurs avec la MINI E et la BMW ActiveE, nous pouvons dresser un bilan clair : environ 90 pour cent de tous les trajets quotidiens couvrent une distance moyenne de quelque 45 kilomètres, si bien qu’une BMW i3 entièrement chargée répond dans une large mesure aux besoins quotidiens de ses utilisateurs dans les grandes agglomérations. Des batteries plus grandes permettraient, certes, des autonomies supérieures en tout électrique, mais ce serait aujourd’hui au prix d’un surpoids, d’un surcoût et d’un dynamisme réduit.
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