WMG construit un châssis CFRP avancé pour véhicule démonstrateur Very Light Rail

Revolution VLR est un consortium au Royaume-Uni — dirigé par Transport Design International Ltd (TDI, Stratford upon Avon) — qui a obtenu un financement en 2013 pour développer un bogie ferroviaire auto-propulsé avec un système de propulsion hybride intégré. TDI estime que la conception de véhicules « light rail » plus légers — c'est-à-dire du very light rail (VLR) — est cruciale pour fournir la prochaine génération de transport public durable. Dans la phase 2 du projet VLR, un véhicule démonstrateur complet de 18 mètres de long diesel-batterie sera disponible pour les essais en 2020.

Membre originel de Revolution VLR, WMG de l'Université de Warwick a développé un châssis en plastique renforcé de fibres de carbone (PRFC) pour ce véhicule démonstrateur VLR. WMG soutient les composites depuis longtemps, avec des initiatives telles que le Centre national d'innovation automobile, le Centre d'ingénierie des matériaux et l'Institut international de fabrication des nanocomposites. Les partenaires de WMG pour ce projet « BRAINSTORM VLR » incluent TDI, Innovate UK du gouvernement britannique (qui finance les composites), le développeur de composants structurels composites légers Far Composites et Composite Braiding. Le châssis est constitué d'une série de tubes en composites thermoplastiques tressés qui s'assemblent facilement par collage adhésif et soudage simple.

Conception modulaire et fabrication automatisée

Les diamètres extérieurs des tubes sont maintenus identiques, les différentes exigences de charge et de fixation étant gérées par la variation des épaisseurs de paroi. Cela maintient les coûts d'outillage bas et permet de standardiser les jonctions. Le tressage permet un processus de fabrication hautement automatisé — les débits pour le seul renforcement peuvent dépasser 1 mile/jour — ainsi qu'un ensemble de matériaux adaptables, incluant d'autres fibres (verre, aramide, thermoplastique) et des matrices thermoplastiques allant du polypropylène bas coût au polyétheréthercétone (PEEK) haute performance. Par ailleurs, WMG a démontré un cycle de moulage complet pouvant être réduit à moins de cinq minutes, soulignant le potentiel de ce procédé abordable pour des applications à haut volume.

Recyclabilité et réparabilité

Les thermoplastiques offrent également la recyclabilité, selon David Goodwin, responsable ingénierie chez Far-UK. « Avec les composites, on peut économiser beaucoup de poids, ce qui est évidemment attrayant pour l'exploitation du [véhicule ferroviaire] », commence-t-il, « mais avec les composites traditionnels, en fin de vie du véhicule, il est simplement mis en décharge, ce qui n'est pas idéal. Avec cette [conception], il existe une voie pour recycler la caisse lorsqu'elle sortira de service, ou, alternativement, si elle subit un impact et qu'une partie doit être réparée et remplacée. »

La conception du châssis spaceframe tubulaire aide également dans cette approche, permettant de simplement retirer et remplacer les tubes endommagés par un neuf ou réparé. « Notre partenariat de recherche BRAINSTORM VLR a réalisé une économie de poids significative, permettant aux services VLR d'accueillir plus de passagers tout en réduisant l'énergie nécessaire pour propulser le véhicule et le stress de poids qu'il exercera sur ses rails et la surface de route », explique le Dr Darren Hughes, professeur associé en Matériaux et Fabrication à WMG Université de Warwick. « La technologie assure également que le véhicule est robuste pour une longue durée de vie en service, facilement réparable en cas d'accident et assez résistant pour protéger les passagers à bord. »

« Le projet BRAINSTORM ressemble à une vraie avancée pour l'équipe de Far Composites », déclare Lyndon Sanders, directeur général de Far-UK. « Pouvoir s'appuyer sur l'expérience industrielle de TDI pour affiner le principe d'un nouveau type de structure de carrosserie pour applications de transport en commun était formidable. Ajoutez à cela le travail collaboratif avec Composites Braiding et WMG pour transformer cette réflexion en démonstrateur physique montrant à quoi cela ressemblerait en pratique, c'était vraiment puissant. Maintenant, c'est plus qu'une bonne idée, c'est un révélateur pour les acteurs de l'industrie qui peuvent le voir, le toucher et même le soulever. »