Un bateau à moteur tout électrique teste les eaux pour la fibre de carbone recyclée

RS Sailing (Romsey, Royaume-Uni) est connu pour produire des voiliers de classe mondiale et prétend utiliser autant de matériaux recyclables que possible dans sa production. Il y a trois ans, la société a formé la marque sœur RS Electric Boats, spécialisée dans la conception et la fabrication de bateaux pneumatiques semi-rigides (RIB) électriques à batterie - des bateaux à moteur légers avec une coque rigide et des tubes d'air gonflés à haute pression sur les côtés du bateau. pour une flottabilité supplémentaire. Les semi-rigides sont utilisés à des fins récréatives et sont souvent employés par les premiers intervenants, les opérateurs militaires ou le personnel d'entraînement pour les courses de bateaux.

Alex Newton-Southon, PDG - conception et technologies chez RS Sailing, explique qu'alors que les constructeurs automobiles cherchent à devenir plus électrifiés et réfléchissent à une fabrication et à des matériaux durables, RS Electric Boats veut faire de même sur le marché marin. « Il est évident pour nous que les bateaux électriques sont la voie à suivre pour le marché. En réalité, un moteur hors-bord conventionnel est environ 50 fois plus polluant que les voitures d'aujourd'hui. Nous voulons faire notre part pour aider à protéger la planète », dit-il.

Pousser le marché vers une propulsion, des matériaux et des choix de fabrication plus durables a été un objectif au cours des trois dernières années, alors que RS Electric Boats travaillait au développement et à la commercialisation de son premier RIB électrique à batterie. En 2019, RS Electric Boats a lancé le Pulse 58 concept RIB au salon nautique international de Düsseldorf en Allemagne. Ce bateau de démonstration comportait plusieurs composants en fibre de lin/bio-époxy, notamment la coque, le pont et les consoles.

Depuis lors, les décisions concernant les matériaux et la conception globale ont été réitérées au moins trois fois - "plus une quantité importante d'ajustements sur l'ensemble du bateau", concède Newton-Southon - ce qui a finalement abouti au Pulse 63 , devrait arriver sur le marché au début de 2022.

La première itération composite en fibre de lin :Pulse 58

La plupart des semi-rigides sont entraînés par des moteurs à essence standard, à quelques exceptions près pour les petites conceptions alimentées par batterie (une à deux personnes). RS Electric Boats revendique le Pulse 63 , conçu pour transporter jusqu'à huit personnes, est le premier de l'industrie à utiliser la propulsion tout électrique pour un bateau de sa taille.

La coque et la forme générale du bateau ont dû être conçues spécifiquement pour accueillir la propulsion électrique. « Une chose qui saute aux yeux lorsque vous commencez à concevoir un semi-rigide électrique à batterie, c'est que vous ne pouvez pas simplement ajouter un système d'entraînement électrique sur un bateau normal. Vous devez repartir de zéro, car la conception doit permettre au bateau d'être très efficace, et cela est en partie dû au poids. Il est très important que le bateau soit construit aussi solide et rigide que possible, juste pour le rendre aussi léger que possible », explique Newton-Southon.

La console de batterie est "la structure principale de l'ensemble", ajoute-t-il. La coque du bateau est une structure monolithique solide, avec un pont connecté qui abrite également les batteries. Aucune cloison transversale ou cadres ne sont nécessaires.

Le Pulse 58 de 5,8 mètres Le RIB que RS Electric Boats a lancé en 2019 comportait une coque, un pont, une console, un boîtier de batterie et des moulures de siège fabriqués par infusion par le fabricant local Norco (Poole, Royaume-Uni) à partir d'époxy bio, de fibre de lin d'origine naturelle et de noyau en PET recyclé si nécessaire.

En 2019 et 2020, RS Electric Boats visait à augmenter la production du Pulse 58 et commencer à vendre aux clients. Cependant, les revers causés par la pandémie de COVID-19, ainsi que les problèmes d'approvisionnement pour les matériaux biosourcés, ont entraîné un bref retard et quelques changements de conception.

Itérations de conception et fibre de carbone recyclée :Pulse 63

En mai 2021, RS Electric Boats a décidé de rafraîchir la marque, en s'alignant sur les changements de conception et les décisions de matériaux prises en vue de l'accélération de la production. Les composants composites du nouveau Pulse 63 de 6,3 mètres sont fabriqués par MTAG Composites Ltd. (Coningsby, Royaume-Uni), un fabricant qui a travaillé avec RS Sailing sur le développement d'outils et la fabrication de bateaux pendant de nombreuses années. Tel que commercialisé, le Pulse 63 Le RIB peut atteindre une vitesse de pointe de 23 nœuds et a une portée maximale de 100 milles marins. Il peut également être personnalisé avec une variété de fonctionnalités optionnelles telles que des poteaux de remorquage, des élévateurs à un point, des auvents et diverses configurations de sièges.

Les composants composites du bateau comprennent la coque, le pont, le plancher intérieur, les consoles, le boîtier du moteur et les écoutilles. Cependant, l'approvisionnement en fibre de lin et en époxy biosourcé utilisés dans la conception originale s'est avéré plus difficile que prévu aux niveaux nécessaires à la production en série des bateaux.

"Les décisions concernant les matériaux changeront certainement au cours des prochaines années, à mesure que les fibres naturelles et les résines biosourcées deviendront plus accessibles", a déclaré Newton-Southon. Actuellement, la coque monolithique du bateau combine des tissus de verre et de fibre de carbone infusés d'ester vinylique. Pour réduire le poids, la coque n'est pas creusée, mais renforcée avec des couches de fibre de carbone. Tous les autres composants composites du bateau - pont intérieur, plancher, consoles, boîtier moteur et écoutilles - sont fabriqués à partir de fibre de carbone recyclée et d'ester vinylique, avec un noyau en PET recyclé (fourni par 3A Composites Core Materials, Sins, Suisse) selon les besoins. "La coque n'est pas fabriquée à partir de matériaux recyclés pour le moment, juste pour nous donner plus de temps pour le développement et les tests", note-t-il.

Avec la résine, RS Electric Boats a opté pour un vinylester plus traditionnel plutôt qu'un époxy biosourcé pour plusieurs raisons. L'un était la disponibilité. Selon Newton-Southon, la volonté de produire des résines vraiment durables - en quantités commerciales - a été plus lente qu'il ne le souhaiterait. « Il ne s'agit pas seulement des prix », dit-il, « il s'agit de pouvoir croire aux produits sur le long terme. Que deviendront ces produits dans 10 ans ? Le matériel tiendra-t-il le coup ? Ils sont si nouveaux que nous ne le savons pas encore vraiment. Il y a une demande là-bas, et nous sommes prêts à dépenser un peu plus pour des matériaux plus durables, mais nous devons pouvoir faire confiance à la durée de vie du produit. »

L'époxy biosourcé s'est également avéré difficile à utiliser avec l'infusion de résine. « Lorsque vous utilisez une sorte d'époxyde dans un processus d'infusion, vous ne pouvez pas utiliser de sacs sous vide en silicone réutilisables », explique Newton-Southon. L'époxyde réagit avec le silicone, et les sacs en silicone conçus pour durer de 100 à 150 cycles peuvent ne durer que cinq. « Vous vous retrouvez avec une énorme quantité de déchets de décharge provenant du processus de fabrication », dit-il. L'ester de vinyle a été choisi comme la meilleure option pour une utilisation avec des sacs en silicone.

Il ajoute :« Pour l'instant, si vous effectuez une analyse du cycle de vie des matériaux, nous pensons que la réduction des déchets d'infusion vers la décharge est un pas dans la bonne direction bien plus important que d'essayer d'utiliser une résine légèrement plus durable. Le processus est aussi durable avec le moins de déchets possible. »

Tim King, directeur des ventes techniques et du marketing et chef de projet chez MTAG Composites, note :« Les esters vinyliques biosourcés arrivent, mais ils ne sont tout simplement pas encore commercialement viables pour des produits de cette taille. Ils ne sont fabriqués qu'en quantités relativement faibles. »

Pour la fibre, la fibre de carbone recyclée pour les bateaux est la ferraille réutilisée des travaux de MTAG Composites sur les sièges d'avion en fibre de carbone. "Il s'agit d'un retour direct à l'utilisation, traité par le fabricant tiers Gen 2 Carbon [anciennement ELG Carbon Fibre, Coseley, Royaume-Uni]", déclare King.

Plutôt que de hacher les fibres ou de les transformer en un préimprégné, MTAG infuse directement un non-tissé en fibre de carbone recyclée sèche. « C'est particulièrement difficile à faire, compte tenu de la densité des fibres recyclées. Il n'aime pas se remplir de résine, mais nous avons trouvé un processus pour le faire avec succès », explique King.

Le processus a été démontré pour la première fois en 2019 sur le pont avant de RS Neo, où MTAG Composites et RS Sailing ont remplacé le renforcement traditionnel en fibre de verre par de la fibre de carbone recyclée. "Cela arrive depuis un certain nombre d'années, mais je sais que chez MTAG et la génération 2, nous sommes heureux de voir ce produit et ce processus aller de l'avant", a déclaré King.

Concernant l'aspect esthétique de la fibre recyclée, il ajoute :« Vous pouvez bien sûr la recouvrir d'un gelcoat, mais pour moi personnellement, j'aime bien les visuels du produit recyclé. C'est agréable de voir ce matériel source identifiable réutilisé. »

Au final, « environ 60 % des composants composites du bateau sont fabriqués à partir de matériaux recyclés, qu'il s'agisse d'un noyau en PET ou de déchets de fibre de carbone », explique King. Toutes les pièces composites sont infusées sous vide, à l'exception de quelques petits raccords qui seront posés à la main avec des matériaux secs.

Embarquer les voiles en 2022. Environ 60% des composants sur le Pulse 63 sont fabriqués à partir de matériaux recyclés, selon le fabricant MTAG. Crédit photo :RS Sailing

L'outillage pour le Pulse 58 a servi de base au nouveau Pulse 63 outils, que MTAG Composites a modifiés selon les spécifications de RS Electric. Tous les outils - 22 au total, composés de quatre outils d'infusion solides, six outils pour la pose à la main et 12 outils en sac de silicone - sont en composite et fabriqués en interne par Norco ou MTAG. Pour tenir compte des changements de conception sur la coque, certains des outils ont dû être réusinés, et pour certains, des inserts spéciaux ont été fabriqués pour redonner une forme au moule.

« Nous avons un atelier de moulage très actif en interne et des gars très qualifiés qui ont pu prendre l'outillage du prototype d'origine et, dans certains cas, y appliquer des changements assez drastiques », explique King. L'équipe a commencé sur les outils en février 2021 et les outils finaux ont été livrés en août.

Les quatre premiers Pulse 63 les bateaux devraient être produits d'ici la fin de l'année, prêts à être exposés au salon nautique international de Düsseldorf en janvier 2022. À l'avenir, Newton-Southon ajoute que les matériaux composites utilisés pour le Pulse 63 et les futurs modèles de RS Electric Boats changeront probablement au fur et à mesure que de nouveaux matériaux seront disponibles et avec la demande du marché. "Nous avançons étape par étape, mais je pense qu'une chose dans laquelle nous sommes devenus assez bons est d'aider la chaîne d'approvisionnement à comprendre les types de produits dont le marché a besoin."