Différence entre la fabrication de pièces pour véhicules à moteur à combustion interne et pour véhicules électriques à l'aide du moulage par injection

Depuis la fabrication de ce qui est considéré comme la première voiture à essence en 1885 par Karl Benz, l'industrie automobile a connu des vagues d'évolution ^[1]. La prochaine phase de cette évolution est celle des véhicules à énergie nouvelle (NEV). Il s'agit de voitures qui utilisent des sources d'énergie alternatives telles que l'électricité et l'hydrogène, au lieu de l'essence ou du diesel.

Parmi les différents NEV, les véhicules électriques à batterie, qui fonctionnent entièrement grâce à l'électricité stockée dans de grandes batteries, sont privilégiés en raison de la facilité d'accès à l'électricité. Cela a entraîné une demande d'innovations dans le domaine de la fabrication de pièces pour véhicules électriques. De nombreux pays et régions du monde, dont le Royaume-Uni, le Canada et le Danemark, s'apprêtent à mettre fin à la vente de véhicules à moteur diesel (également appelés moteurs à combustion interne ou ICE) entre 2025 et 2040 ^[2].

La Chine et certains États des États-Unis se sont également fixé pour objectif d'interdire la vente de nouveaux véhicules légers et moyens à moteur diesel et à essence d'ici à 2035. Le changement d'orientation vers la fabrication de pièces pour véhicules électriques a nécessité un changement dans la manière dont les fabricants abordent la production de pièces pour véhicules électriques. fabrication de moules et moulage par injection.

En quoi la fabrication de pièces pour véhicules électriques diffère-t-elle de celle des véhicules traditionnels ?

Les véhicules à énergie nouvelle comportent généralement moins de pièces mobiles que les véhicules traditionnels. De plus, les pièces en plastique utilisées dans les VÉN doivent généralement répondre à des exigences plus élevées en matière de précision et de performance. Les plastiques présentant un rapport résistance/poids élevé sont privilégiés afin de réduire le poids des VÉ et d'améliorer l'efficacité des batteries.

Pour y parvenir, une gamme plus large de plastiques, y compris les composites, les plastiques techniques et les résines recyclées après consommation (PCR), est souvent introduite. Le taux de croissance annuel composé prévu pour le marché automobile des PCR entre 2025 et 2030 est de 11,1%. ^[3]. Le PCR est une alternative rentable au plastique vierge, ce qui peut expliquer sa popularité croissante.

Les paramètres vitaux, notamment la vitesse d'écoulement, la température et la pression, doivent être optimisés lors du moulage par injection de résines recyclées post-consommation pour créer des pièces pour véhicules électriques. Le moule peut être modifié à l'aide d'équipements spécialisés, tels que des systèmes de dégazage et des filtres, afin de gérer les contaminants et d'éliminer les composés volatils. Il est également possible d'utiliser des systèmes de moulage à basse pression pour préserver l'intégrité du PCR.

La fabrication de pièces pour véhicules électriques à partir de PCR consomme jusqu'à 801 TP4T d'énergie en moins et émet moins de gaz à effet de serre que celle à partir de plastiques vierges. Étant donné que l'utilisation du PCR s'inscrit dans une démarche plus large de réduction de l'empreinte carbone et de durabilité environnementale, les constructeurs automobiles qui souhaitent améliorer leur classement en matière de respect de l'environnement privilégieront probablement les pièces fabriquées à partir de ce matériau.

Il est donc important de travailler avec un fabricant de moules qui comprend les particularités de la fabrication de pièces pour véhicules électriques à partir de PCR afin de créer des moules modifiés qui permettront de traiter efficacement ce matériau. Vous trouverez ci-dessous d'autres différences clés qui distinguent le processus de moulage par injection des pièces pour véhicules électriques de celui des véhicules traditionnels.

Complexité de conception due à l'intégration des pièces

On peut dire que la principale différence entre les véhicules électriques et les véhicules traditionnels réside dans la manière dont l'énergie est produite et transmise aux roues. Le tableau ci-dessous montre les différences entre le moulage par injection dans la fabrication des composants clés des moteurs à combustion interne et des véhicules électriques.

Les boîtiers de batterie pour véhicules électriques, par exemple, sont généralement fabriqués à partir de composites avancés, avec un accent particulier sur un rapport résistance/poids élevé afin d'assurer un soutien structurel, de faciliter la gestion thermique et d'assurer la sécurité incendie. Les boîtiers de batterie pour véhicules électriques ont généralement une conception complexe, qui doit être respectée sans affecter leur fonction. Cette pièce, ainsi que plusieurs autres, nécessitent des moules complexes avec des glissières, des canaux de refroidissement et, dans certains cas, des capacités de moulage multi-injections.

Accent accru sur la précision et la tolérance

Les exigences essentielles lors de la production de pièces automobiles traditionnelles concernent généralement l'apparence (obtenir une surface brillante et une texture lisse au toucher) et la résistance aux intempéries, tout en maintenant un faible coût de production.

D'autre part, l'objectif de la production de pièces pour véhicules électriques est davantage d'atteindre une plus grande précision et une tolérance plus serrée, en particulier pour les pièces sensibles liées aux systèmes de batteries et aux composants électroniques. Les pièces moulées des VE doivent être parfaitement ajustées, car les problèmes de bruit, de vibration et de dureté (NVH) sont plus marqués dans les VE que dans les véhicules traditionnels. ^[4]. Une plus grande précision garantit également la fiabilité et la sécurité des composants électroniques. Lors de la fabrication de pièces EV, certaines considérations de conception pour une tolérance serrée incluent :

• Maintien d'une épaisseur de paroi uniforme : Cela permet d'éviter déformation et des défauts dus à un refroidissement inégal.
• Amélioration de l'éjection du moule grâce à des angles de dépouille : Ajouté pour réduire le stress lors de l'éjection.
• Amélioration de la résistance grâce à des nervures ou des goussets: Il minimise le retrait et améliore la résistance de la pièce EV sans augmenter l'utilisation de matériaux.

Itération de conception plus rapide pour la fabrication évolutive de pièces pour véhicules électriques

Les véhicules traditionnels ont atteint un sommet dans leur évolution. Il est rare que des améliorations majeures soient apportées aux pièces existantes. Ce n'est pas le cas des véhicules électriques nouveaux (NEV), qui constituent encore un marché en pleine évolution. L'une des plus grandes difficultés dans l'adoption des véhicules électriques est l'angoisse liée à l'autonomie. Pour lutter contre ce problème, les constructeurs procèdent à des itérations de conception continues afin d'alléger les véhicules électriques en utilisant différents matériaux, d'améliorer leur aérodynamisme ou d'accélérer leur recharge.

Par conséquent, la fabrication de moules pour véhicules électriques fait souvent appel à des méthodes d'outillage rapide et de prototypage qui permettent de commercialiser plus rapidement les nouvelles pièces, contrairement aux cycles de développement plus longs qui caractérisent la plupart des processus traditionnels de production de pièces automobiles.

Comparaison des procédés de moulage par injection entre les véhicules électriques et les véhicules à moteur à combustion interne

Outre la différence d'intention entre la fabrication de pièces pour véhicules à moteur à combustion interne et celle pour véhicules électriques, le processus de moulage est également différent. Par exemple, afin de rendre le processus de moulage des véhicules électriques plus durable, le processus de moulage par injection utilise des machines optimisées pour une consommation d'énergie réduite, ce qui correspond parfaitement à leurs objectifs écologiques. Parmi les autres différences notables dans le processus de moulage par injection pour la production de pièces pour véhicules électriques, on peut citer :

1. Utilisation de machines spécialisées pour le traitement des matériaux

Les pièces pour véhicules électriques sont fabriquées à partir de composites ou de thermoplastiques haute performance. Des propriétés telles que la résistance chimique, la résistance à la chaleur et un rapport résistance/poids élevé favorisent généralement le choix de ces matériaux. Ces propriétés garantissent la durabilité de ces matériaux lorsqu'ils sont utilisés pour des composants liés aux batteries, où la production de chaleur et les fuites chimiques peuvent être inévitables. Par conséquent, les moules utilisés pour la fabrication de pièces pour véhicules électriques à partir de ces matériaux doivent présenter les propriétés suivantes :

• Le point de fusion des matériaux haute performance polymères tels que le PEEK peut atteindre 343^oC ^[5]. Le moule doit pouvoir fonctionner à cette température sans déformation. Des systèmes sophistiqués de chauffage et de refroidissement sont généralement incorporés pour assurer un contrôle uniforme de la température afin d'éviter un durcissement irrégulier et un gauchissement.
• Les moules destinés à la fabrication de pièces pour véhicules électriques à hautes performances doivent être fabriqués à partir de matériaux hautement résistants, tels que des aciers de qualité supérieure (par exemple, H13 ou P20), plutôt qu'à partir d'aluminium moins coûteux utilisé dans les moules standard pour la fabrication de pièces pour moteurs à combustion interne.
• La conception complexe des véhicules électriques, qui résulte de la consolidation des pièces, nécessite souvent une conception minutieuse des canaux, des points d'injection et des systèmes de ventilation afin de gérer correctement le flux de matière et d'éviter les défauts courants tels que marques d'écoulement et les vides.
• Le matériau utilisé pour la fabrication de moules destinés à la production de pièces pour véhicules électriques à partir de matériaux renforcés de fibres, tels que les fibres de carbone ou de verre, doit présenter une résistance élevée à l'usure afin de supporter la nature abrasive de ces matériaux.
• Les machines de moulage destinées à la fabrication de pièces pour véhicules électriques sont généralement plus spécialisées et utilisent des systèmes hydrauliques avancés qui offrent un contrôle supérieur de la vitesse d'injection, de la température de fusion et de la pression de compactage, garantissant ainsi une répétabilité et une qualité constante des pièces.

2. Application accrue du surmoulage

L'importance accrue accordée à l'électronique dans les véhicules électriques implique un recours plus important à des techniques telles que surmoulage pour obtenir une étanchéité adéquate et les fonctions souhaitées, telles que l'étanchéité environnementale, une durabilité améliorée, une isolation électrique, un amortissement des vibrations et une insonorisation pour une expérience de conduite plus silencieuse en véhicule électrique. Certaines des pièces de véhicules électriques qui nécessitent un surmoulage comprennent :

• Connecteurs et ports de recharge pour obtenir des joints étanches qui protègent les composants sensibles de la poussière, de l'eau et d'autres éléments environnementaux.
• Les boîtiers surmoulés protègent les composants de la batterie contre les contraintes mécaniques et les températures extrêmes.
• Les unités de commande électroniques (ECU) sont généralement entièrement recouvertes de plastique grâce à des techniques de surmoulage, ce qui les rend plus légères et extrêmement robustes.
• Cette technique de moulage est également utilisée dans fabrication de pièces intérieures de véhicules électriques pour obtenir une esthétique soignée et améliorer le confort, comme dans le cas des volants.

Bien que le moulage par injection soit utilisé pour fabriquer des pièces traditionnelles pour les véhicules à moteur à combustion interne et les véhicules électriques, son application dans ces derniers est plus large et concerne des composants essentiels, l'accent étant mis sur la réduction du poids et l'efficacité. Lorsque vous recherchez un fabricant de moules ou un partenaire pour la production de pièces pour véhicules électriques, assurez-vous que le fabricant comprend ces différences afin d'obtenir le meilleur résultat possible.

Références

[1] Mercedes-Benz Group AG. (s.d.). 1885-1886 : L'invention de l'automobile. Groupe Mercedes-Benz. Consulté le 8 décembre 2025, à l'adresse https://group.mercedes-benz.com/company/tradition/company-history/1885-1886.html

[2] Conseil international sur les transports propres. (11 mai 2020). La fin du chemin ? Aperçu des annonces relatives à la suppression progressive des véhicules à moteur à combustion. Conseil international sur les transports propres. https://theicct.org/wp-content/uploads/2021/06/Combustion-engine-phase-out-briefing-may11.2020.pdf

[3] Grand View Research. (s.d.). Rapport sur les plastiques recyclés post-consommation dans le marché automobile. Consulté en avril 2024, à l'adresse https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/post-consumer-recycled-plastics-automotive-market-report

[4] ANSYS. (s.d.). Qu'est-ce que le NVH automobile ? ANSYS. Consulté le 27 avril 2025, à l'adresse https://www.ansys.com/blog/what-is-automotive-nvh

[5] SpecialChem. (7 novembre 2025). Polyétheréthercétone (plastique PEEK) : propriétés, traitement et applications. SpecialChem. https://www.specialchem.com/plastics/guide/polyetheretherketone-peek-thermoplastic