Les matériaux avancés sont essentiels pour augmenter l’économie de carburant des automobiles modernes tout en préservant la sécurité et les performances. Parce qu’il faut moins d’énergie pour accélérer un objet plus léger qu’un objet plus lourd, les matériaux légers offrent un grand potentiel pour accroître l’efficacité des véhicules. Une réduction de 10 % du poids du véhicule peut entraîner une amélioration de l’économie de carburant de 6 à 8 %. Le remplacement des composants en fonte et en acier traditionnels par des matériaux légers tels que l'acier à haute résistance, les alliages de magnésium (Mg), les alliages d'aluminium (Al), la fibre de carbone et les composites polymères peut directement réduire le poids de la carrosserie et du châssis d'un véhicule jusqu'à 50 %. pour cent et donc réduire la consommation de carburant d'un véhicule. L'utilisation de composants légers et de moteurs à haut rendement, rendus possibles par des matériaux avancés, dans un quart de la flotte américaine pourrait permettre d'économiser plus de 5 milliards de gallons de carburant par an d'ici 2030.
En utilisant des matériaux structurels légers, les voitures peuvent transporter des systèmes avancés supplémentaires de contrôle des émissions, des dispositifs de sécurité et des systèmes électroniques intégrés sans augmenter le poids total du véhicule. Bien que n’importe quel véhicule puisse utiliser des matériaux légers, ils sont particulièrement importants pour les véhicules hybrides électriques, hybrides rechargeables et électriques. L’utilisation de matériaux légers dans ces véhicules peut compenser le poids des systèmes d’alimentation tels que les batteries et les moteurs électriques, améliorant ainsi l’efficacité et augmentant leur autonomie entièrement électrique. Alternativement, l’utilisation de matériaux légers pourrait nécessiter une batterie plus petite et moins coûteuse tout en maintenant constante l’autonomie entièrement électrique des véhicules rechargeables.
La recherche et le développement de matériaux légers sont essentiels pour réduire leur coût, augmenter leur capacité à être recyclés, permettre leur intégration dans les véhicules et maximiser leurs avantages en matière d'économie de carburant.
Le Vehicle Technologies Office (VTO) travaille à l’amélioration de ces matériaux de quatre manières :
Améliorer la compréhension des matériaux eux-mêmes grâce à la modélisation et à la science informatique des matériaux
Améliorer leurs propriétés (telles que la résistance, la rigidité et la ductilité)
Améliorer leur fabrication (coût matière, cadence de production ou rendement)
Développer des alliages de matériaux avancés
À court terme, le remplacement des composants en acier lourds par des matériaux tels que l'acier à haute résistance, l'aluminium ou les composites polymères renforcés de fibres de verre peut réduire le poids des composants de 10 à 60 %. Les scientifiques connaissent déjà les propriétés de ces matériaux et les procédés de fabrication associés. Les chercheurs s'efforcent de réduire leur coût et d'améliorer les processus d'assemblage, de modélisation et de recyclage de ces matériaux.
