Minimiser le poids des véhicules pour améliorer les performances et réduire la consommation de carburant

Alléger les produits récréatifs de BRP en remplaçant une quantité significative d’acier pour la remplacer par de l’aluminium valorisé au Canada, tel est l’objectif du programme de recherche ATLAS.

Le programme de recherche ATLAS est issu d’un partenariat entre le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), PRIMA Québec, l’Université de Sherbrooke, BRP, le Centre de technologies avancées BRP – Université de Sherbrooke (CTA) et l’Université Laval, auxquels se joignent trois partenaires du secteur de l’aluminium, soit Rio Tinto, Shawinigan Aluminium et Verbom. Les investissements pour ce projet sont de l’ordre de 4,9 M$ sur 4 ans.

L’objectif général du projet ATLAS vise à développer un processus d’allègement de structures favorisant l’utilisation intensive d’alliages légers tels que l’aluminium dans la conception de châssis pour les véhicules récréatifs. Le projet visera notamment à optimiser les châssis pour en réduire le poids, tout en minimisant le coût et le nombre de pièces, mais également en garantissant une durée de vie adéquate. De plus, en assurant un confort vibratoire, un comportement dynamique rehaussé ainsi que le respect de certaines contraintes manufacturières, le programme souhaite répondre aux attentes des consommateurs en matière de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) et de consommation de carburant des véhicules récréatifs motorisés.

« Développer de nouveaux outils d’ingénierie et intégrer de nouveaux matériaux dans le domaine du transport amènera une certaine démocratisation de l’aluminium et permettra un allègement significatif du poids des véhicules. Le projet permettra aussi à l’UdeS et au CTA de se positionner comme un centre d’expertise de classe mondiale en optimisation structurale tout en favorisant l’adoption et l’utilisation de nouveaux procédés à la fine pointe de la technologie », explique Alain Desrochers, professeur en génie mécanique à l’UdeS et chercheur principal.

Nouveaux outils d’ingénierie

Pour assurer la réalisation de son objectif général, le programme cible quatre objectifs spécifiques : 1) l’acquisition d’expertise sur le choix des matériaux pertinents pour l’allégement structural et sur le développement de procédés de formage et assemblage découlant de ce choix, 2) la prédiction numérique et expérimentale des contraintes mécaniques, de la raideur, de la fatigue structurale ainsi que des vibrations induites pour des chargements typiques, 3) l’optimisation pluridisciplinaire des structures afin d’en minimiser le coût, et 4) la validation expérimentale et la caractérisation des châssis optimisés. Ces quatre objectifs regroupent dix activités qui permettront de former, sur une période de quatre ans, quatorze étudiants aux cycles supérieurs et deux stagiaires postdoctoraux.

Au niveau des ressources, deux autres professeurs-chercheurs en génie mécanique de l’UdeS collaboreront à différentes étapes de la mise en place de ces objectifs, soit les professeurs Ahmed Maslouhi et Denis Rancourt. Cinq professionnels de recherche du CTA sont également engagés dans le projet.

Les professeurs Alain Curodeau et Yves St-Amant de la Faculté des sciences et de génie de l’Université Laval collaborent eux aussi au projet et se réjouissent de ce partenariat : « Nous sommes fiers de contribuer à un programme de recherche porteur comme ATLAS. Avec les expertises du Département de génie mécanique de l’Université Laval dans les domaines du prototypage rapide et de l'optimisation du comportement de structures, cette collaboration permet à notre équipe d'appuyer nos collègues de l’Université de Sherbrooke dans un domaine d'avenir pour notre société et notre économie tout en offrant un contexte de formation de grande qualité. »

« Secteur stratégique, les matériaux avancés propulsent l’avancement technologique et offrent de nouvelles perspectives de croissance pour le Québec. Ce projet d’innovation collaborative entre le milieu de la recherche et l’industrie renforce non seulement la capacité d’innover des entreprises, mais génère également un savoir de pointe dans le secteur du transport. Par l’intégration des nouveaux matériaux et l’allègement des composantes, cette solution novatrice concourt également à réduire l’empreinte environnementale. À titre de partenaire financier, PRIMA Québec est heureuse de contribuer à l’évolution de l’industrie », affirme Marie-Pierre Ippersiel, présidente et directrice générale de PRIMA Québec.

Doubler la transformation de l’aluminium au Québec au cours des dix prochaines années

Grâce au personnel hautement qualifié qui sera formé tout au long du programme, l’expertise développée sera facilement transférable vers les domaines routier, ferroviaire et aéronautique. Les retombées ainsi générées pour l’industrie canadienne de l’aluminium et des transports seront multiples et contribueront à appuyer la Stratégie québécoise de développement de l’aluminium 2015-2025, dont l’objectif principal est de doubler la transformation de l’aluminium au Québec au cours des dix prochaines années.

« Les subventions de recherche et développement coopérative du CRSNG donnent lieu à des collaborations dynamiques en R et D entre les meilleurs chercheurs et les entreprises du Canada. Nous sommes fiers d’appuyer ce partenariat, dont les bénéfices pour le Canada se feront sentir dans le milieu de la transformation de l’aluminium, un secteur d’avenir qui recrute présentement et qui a le potentiel d’embaucher encore plus de Canadiens à l’avenir », appuie Marc Fortin, vice-président, Partenariats de recherche, Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.

Intérêt pour l’industrie de la production et de la transformation de l’aluminium

En plus de permettre la conception de véhicules plus agiles et plus écoénergétiques en aluminium, le programme ATLAS profitera également à l’industrie de la production et de la transformation de l’aluminium en général grâce aux méthodologies, aux procédés et au savoir-faire qui y seront développés.

« L'optimisation numérique de la conception de châssis pour minimiser la masse et le coût est fort avantageuse, mais demeure difficilement accessible pour des structures complexes devant être produites à grande échelle. L'alliance industrielle et académique du projet nous permettra, à terme, d'exploiter les dernières percées technologiques en ingénierie prédictive et de les appliquer à des cas concrets de l'industrie », ajoute Maxime Desjardins-Goulet, chef de projets ingénierie, CTA BRP-UdeS.

Les alliages d’aluminium offrent un très bon rapport rigidité/poids et résistance/poids, une bonne formabilité, une grande résistance à la corrosion et une excellente recyclabilité. Une forte augmentation de l’utilisation de ce matériau est d’ailleurs observée chez les constructeurs automobiles afin de réduire le poids et la consommation de carburant. Dans le domaine de l’électrification du transport, il est confirmé que chaque kilogramme représente une perte d’autonomie qui se traduit par une augmentation coûteuse du nombre de batteries à bord.

« Voici une excellente illustration d’une collaboration université-entreprise qui favorise à la fois l’innovation et la formation de pointe des étudiants, explique Vincent Aimez, vice-recteur à la valorisation et aux partenariats de l’Université de Sherbrooke. Cette approche gagnant-gagnant permet de répondre à la demande grandissante de personnel hautement qualifié nécessaire pour la croissance durable de l’économie ».