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Les matériaux composites sont de plus en plus intégrés dans diverses industries comme l’aérospatiale pour les avantages en termes de coûts et d’empreinte carbone. Aujourd’hui, ils occupent une place importante parmi la gamme de matériaux que les ingénieurs peuvent sélectionner pour développer de nouveaux produits et composants. Dans l’industrie ferroviaire, après l’arrivée des trains à hydrogène, l’utilisation des composites dans la conception des véhicules offre également des perspectives en matière de décarbonation.
Vers le véhicule ferroviaire de demain
Les composites ferroviaires désignent différents matériaux synthétiques utilisés pour améliorer la flexibilité et les performances des trains. Parmi les résines couramment utilisées comme composites ferroviaires figurent le polyester, la résine phénolique, l’époxy et les esters vinyliques. Avec la croissance significative du tourisme, les fabricants de véhicules ferroviaires se tournent vers des matières premières efficaces sur le plan énergétique, et donc plus rentables, et contribuent à la croissance du marché. En raison de l’augmentation de la demande de trains à grande vitesse (TGV), les composites ferroviaires sont largement adoptés pour fabriquer des composants légers des trains afin de minimiser le poids structurel global. De plus, plusieurs innovations telles que le développement de substituts biodégradables et durables aux composites existants (variantes à base de fibres naturelles et de résine) continueront à stimuler le marché des composites dans l’industrie ferroviaire dans les années à venir.
Par exemple, au Royaume-Uni, TBR Lightweight Structures a travaillé en étroite collaboration avec le leader du consortium Transport Design International (TDI) sur la conception du Revolution VLR (Very Light Rail), un véhicule de tourisme innovant qui va permettre de simplifier l’extension des réseaux ferroviaires existants et de rouvrir des lignes historiques. L’entreprise s’est occupée de la conception de la carrosserie composite du train en fabriquant les panneaux structurels modulaires monoblocs qui forment les parois intérieure et extérieure. Avec des matériaux innovants et durables, le train Revolution VLR a pu être 40 % plus léger que les véhicules ferroviaires lourds traditionnels de capacité similaire, avec une réduction de 16 tonnes du poids total. L’utilisation de nouveaux matériaux composites facilite également le remplacement des pièces pour les besoins d’entretien général, ce qui est un élément clé pour la longévité du véhicule, compte tenu de sa durée de vie de 30 à 40 ans.
Les avantages de l’utilisation des composites
L’utilisation de tels matériaux permettent une meilleure résistance aux températures élevées, à l’humidité, au feu ou encore à la corrosion, par rapport aux composants métalliques. Ces matériaux améliorent également l’esthétisme et minimisent la consommation d’énergie (et donc les coûts), le bruit et les vibrations, ce qui améliore le confort des passagers. Au-delà de la légèreté, qui offrent de meilleures performances grâce à un rapport excellent rapport résistance/poids, les matériaux composites ont des propriétés supplémentaires et offrent de nombreux avantages pour répondre aux besoins d’une utilisation très exigeante, comme la liberté et flexibilité de conception rendant possible une infinité de formes, la résistance aux chocs, à la corrosion chimique, à la rouille et aux UV, la rigidité, ou encore l’incorporation dans le matériel de capteurs, connecteurs, câblages et lumières.
Enfin, dans le cadre d’une économie circulaire, la fabrication de composite permet de recycler des matériaux tels que le nylon récupéré sur des filets de pêche en fin de vie, des fibres de carbone, ou encore des polyuréthanes thermoplastiques (TPU) entièrement et partiellement recyclés utilisés dans des coques de protection de smartphones.
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