Partout dans le monde, les constructeurs automobiles et les équipementiers utilisent des adhésifs structuraux pour produire la prochaine génération de voitures. Pour ceux qui découvrent ce sujet, les adhésifs structuraux peuvent sembler complexes à mettre en œuvre.
Dans cet article, vous trouverez une introduction aux adhésifs, avec une définition, leurs avantages, leurs inconvénients et des conseils pour obtenir de bons résultats.
Adhésifs appliqués sur une plaque de refroidissement de batterie EV afin de créer des joints structurels avec les modules de batterie et d'améliorer le transfert thermique (source)
Les adhésifs structuraux sont des liquides, des pâtes, des rubans adhésifs double face ou des films conçus pour assembler des composants automobiles. Les pièces assemblées à l’aide d’adhésifs structuraux contribuent à renforcer la structure du véhicule. Les adhésifs sont largement utilisés pour créer des joints structuraux pour les composants de la caisse en blanc, les assemblages de châssis, les batteries de véhicules électriques et les assemblages de vitres.
Grâce aux adhésifs structuraux, de nombreuses batteries de véhicules électriques jouent désormais un rôle plus important dans l’amélioration de la structure porteuse du véhicule. C’est pourquoi le terme batteries structurelles est omniprésent dans l’industrie des véhicules électriques.
Comment fonctionnent les adhésifs structuraux ?
Les adhésifs structuraux s’appuient sur des forces d’assemblage telles que l’imbrication mécanique et la liaison chimique pour créer des liaisons solides entre les surfaces.
On dit qu’ils s’imbriquent mécaniquement parce que l’adhésif et la pièce s’entremêlent physiquement. Pour maximiser le potentiel d’imbrication, il est idéal de rendre la surface rugueuse ou texturée au préalable.
On dit également qu’ils créent des liaisons chimiques, car les molécules de surface de l’adhésif et de la pièce s’attirent comme des aimants. Davantage de liaisons chimiques peuvent être créées si la surface est nettoyée avant l’application de l’adhésif, ce qui permet d’obtenir un assemblage plus solide.
Quels sont les avantages des adhésifs structuraux ?
Les constructeurs automobiles utilisent des adhésifs structuraux pour remplacer les soudures et les fixations mécaniques telles que les écrous, les boulons et les vis. Les adhésifs offrent toute une série d’avantages par rapport à ces méthodes d’assemblage plus traditionnelles.
Ils peuvent coller des matériaux dissemblables qui seraient difficiles à souder. Cela inclut les matériaux ayant des coefficients de dilatation et de contraction thermiques différents.
Ils sont beaucoup plus légers et contribuent à réduire le poids des assemblages. La réduction de poids qui en résulte contribue à améliorer l’autonomie du véhicule.
Les assemblages collés répartissent les contraintes mécaniques de manière plus uniforme sur les surfaces liées. Cela crée des liaisons plus solides qui réduisent le risque de défaillance.
Ils offrent une plus grande flexibilité de conception grâce à la réduction des contraintes mécaniques et à leur capacité à s’adapter à des surfaces complexes.
Certains adhésifs sont conçus pour être plus souples (au détriment d’une partie de leur résistance) et peuvent donc mieux résister aux mouvements et aux vibrations.
Ils peuvent contribuer à la sécurité électrique et aux circuits électriques en agissant comme conducteurs/isolants électriques.
Quels sont les inconvénients des adhésifs structuraux ?
Un aperçu d'une chaîne de montage par collage (source)
Si vous êtes habitué à d’autres méthodes, l’ajout d’adhésifs structuraux à votre processus de fabrication peut sembler risqué ou compliqué. Mais en réalité, beaucoup d’autres l’ont déjà fait et le processus est bien compris.
Cela dit, voici les inconvénients dont vous devez tenir compte :
Les adhésifs ont besoin de temps pour durcir et former une liaison adhésive avec le substrat. Bien que cela puisse ralentir votre processus de production, différents types d’adhésifs peuvent bénéficier de méthodes avancées pour accélérer le processus de prise (par exemple, prise aux UV, prise à la chaleur, adhésifs époxy à deux composants, etc.).
Les opérations d’adhérence nécessitent beaucoup d’espace dans l’atelier de production. De ce fait, il peut s’avérer difficile de les ajouter à un stade avancé d’un programme.
La plupart des adhésifs nécessitent une préparation de la surface pour garantir des liaisons de haute qualité et homogènes.
La résistance vient souvent des ingénieurs et des ouvriers d’assemblage qui sont habitués aux méthodes traditionnelles. La clé pour les convaincre est de les informer et de les former aux avantages et à l’utilisation correcte des adhésifs structuraux.
Comment améliorer la résistance des adhésifs structuraux ?
Les adhésifs sont accompagnés de spécifications (p. ex. la résistance au cisaillement) qui ont été obtenues dans l’environnement contrôlé d’un laboratoire de recherche. Cependant, il peut être difficile d’obtenir les mêmes résultats dans la réalité d’un atelier de production où de multiples facteurs peuvent entraîner des incohérences.
Nous recommandons la préparation de surface au laser pour maximiser la résistance d’adhésion et garantir des résultats constants. Comme vous pouvez le voir ci-dessous, nos études techniques montrent que les lasers offrent une meilleure résistance au cisaillement et à l’arrachement que les autres méthodes de préparation de surface.
Obtenir des liaisons de qualité supérieure grâce à la technologie laser
Les adhésifs structuraux de collage sont déjà en train de changer la façon dont les voitures sont assemblées, les rendant plus légères, plus résistantes et plus efficaces dans la gestion de la chaleur (en particulier dans le cas des batteries des véhicules électriques). Si vous utilisez des adhésifs et des mastics dans votre processus de fabrication, nous pouvons développer un procédé laser permettant d’obtenir des collages solides, des cycles courts et des résultats reproductibles.
Catherine est titulaire d’un baccalauréat en génie physique et d’une maîtrise en physique. Elle a obtenu sa maîtrise en partenariat avec Laserax afin de développer des solutions industrielles pour la texturation laser de surfaces métalliques. Elle occupe aujourd’hui le poste de superviseur du laboratoire d’applications chez Laserax, où elle supervise l’équipe chargée de tester et d’optimiser les processus laser pour les clients.
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