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Généralités et notions sur l’automobile
Généralités et notions sur l’automobile
L’objectif de ce chapitre est de fournir une présentation générale sur l’automobile ainsi que la présentation des composants et les étapes de fabrication d’un véhicule automobile.
Cette partie aide à bien comprendre le sujet du projet.
Introduction
Qu’appelle-t-on automobile ?
Le terme « automobile » qualifie tout engin capable de se déplacer par ses propres moyens, et qui transporte l’énergie nécessaire à son fonctionnement.
Figure 13 : Automobile de type concept car (Document Citroën)
Conditions à remplir par une automobile
Parmi les conditions à remplir, on peut citer :
Transporter les passagers et les marchandises avec un confort suffisant afin de limiter leur fatigue;
Protéger au mieux les occupants en cas de choc ;
Atteindre des vitesses et accélérations suffisantes dans les limites du Code de la route ; S’arrêter si besoin dans la distance la plus courte possible ;
Conserver la trajectoire désirée par le conducteur quelles que soient les conditions atmosphériques (pluie, vent, etc.), de roulage (revêtement, profil de route) et de circulation (dangers à éviter) ;
Rester fiable dans le temps ;
Polluer l’atmosphère le moins possible ;
Posséder une ligne qui prenne en compte l’esthétique contemporaine et les critères de consommation et de rapport masse/puissance.
Les parties principales d’une automobile
Dans un ensemble appelé « châssis-carrosserie », on trouve les trois parties principales d’une automobile (Figure 14) :
Un compartiment renfermant le système de motorisation, lié mécaniquement aux roues motrices.
Une cellule recevant le conducteur et les passagers, appelée « habitacle ».
Un compartiment à bagages. Figure 14 : parties principales d’une automobile
Fonction globale de l’automobile
Du point de vue de l’utilisateur, la fonction d’usage est de transporter le conducteur et ses passagers d’un point A à un point B dans les meilleures conditions de confort et de sécurité (Figure 15)
Segmentation des véhicules automobiles
Le marché automobile est analysé en le décomposant en segments, chacun de ces segments correspondant à un type de véhicule attendu par la clientèle. Cette classification est conventionnelle mais non arbitraire. En effet, sur un marché donné, les constructeurs automobiles proposent une gamme de modèles positionnés sur des créneaux généralement cohérents d’une marque à l’autre. L’ensemble de ces modèles concurrents constituent de fait un segment du marché, caractérisé par ce que ces véhicules ont en commun. Les 2 critères de classification sont la taille et la silhouette/fonctionnalité (monospace, break, tout terrain etc.).
En Europe, on définit par segments alphabétiques :
Segment « B0 » : micro-urbaines
Segment A ou « B1 » : mini-citadines
Segment B ou « B2 » : citadines polyvalentes
Segment C ou « M1 » : compactes
Segment D ou « M2 » : autos familiales
Segment « H1 » : routières
Segment « H2 » : berlines de luxe
SUV et Tout-terrains : petits et grands
Ces segments sont représentés sur les tableaux suivants :
Composants d’un véhicule automobile
Généralement un véhicule automobile est constitué d’une structure, des éléments d’habillage et des systèmes mécaniques.
La structure est formée par l’ensemble des éléments inamovibles et les éléments d’habillage sont formés par l’ensemble des éléments amovibles.
Figure 16 : Vue éclaté des éléments amovibles du véhicule CITROËN BX
La structure
Les éléments inamovibles sont des pièces assemblés de manière permanente et dont la dépose entraine la rupture de la liaison (éléments soudés, collés, rivetés, clinchés, …).
Les éléments inamovibles composent l’infrastructure (ou soubassement) et la superstructure du véhicule pour former ce qu’on appelle la Caisse En Blanc (Body In White) du véhicule.
La caisse en blanc (Body In White)
La caisse en blanc (CEB) se réfère à l’étape de fabrication automobile dans laquelle l’ensemble des tôles (sans les ouvrants et le pavillon) constituant la structure sont (après l’emboutissage) assemblées par soudage en chaîne ferrage et avant que les composants (châssis, moteur) ou les équipements (vitrages, sièges, garnissage, électricité, etc.) n‘y s’ajoutent.
Figure 17 : A) Caisse en blanc, tôles métalliques (1) et le pavillon (2) avant l’assemblage, de Fiat Stilo 3 portes. – B) Châssis en aluminium d’Audi A2
Pour bien comprendre, nous considérons la vue éclatée d’une caisse en blanc de cinq portes avec les éléments amovibles : cette définition se réfère à toutes les parties incluses dans la caisse, à l’exception de la garniture interne et externe qui est généralement en plastiques, caoutchouc ou verre.
Figure 18 : La caisse en blanc avec les éléments amovibles dans un système de référence à trois dimensions
En outre, le système de référence classique utilisé dans la conception de la caisse est indiqué, où l’abréviation RH (Right Hand) correspond aux coordonnées Y>0 et le mot « Upper » correspond aux coordonnées Z>0 (les opposés étant LH (Left Hand) et Z<0 respectivement). Généralement, les sections de principe sont référées sur le côté droit de la voiture sauf s’il n’y a pas d’indication contraire.
Les parties amovibles qui s’ajoutent à la caisse en blanc comprennent les ailes avant, ces derniers sont généralement vissés à la caisse et sont donc démontables. Sur la Figure 19, on peut voir que le pavillon est soudé à la caisse en blanc à une étape différente, par rapport aux côtés de caisse et les traverses, en fonction du procédé de fabrication adopté.
Figure 19 : Etapes d’assemblage des sous-ensembles de la caisse
Les éléments d’habillage
Les éléments d’habillages sont des pièces de carrosserie dont l’assemblage est réalisé par un mode de liaison démontable dans le but de les rendent amovibles. Nous en distinguons 2 types : fixes et mobiles.
Les étapes de la production d’une automobile
Les différentes étapes de fabrication d’un véhicule automobile sont résumées sur l’annexe.2 et détaillées ci-dessous :
Emboutissage
La tôle d’acier est livrée sous forme de rouleaux. Ensuite elle est découpée en plaques ou « flans », avant de passer dans les lignes d’emboutissage où les flans prennent forme toutes les pièces qui constitueront la caisse du véhicule : plancher, ailes, portières dont voici les principales étapes :
Déroulage des bobines :
Les bobines de tôle galvanisées de différentes tailles et de différentes épaisseurs sont déchargées des camions et acheminées par pont roulant jusqu’à la zone de stockage.
Découpage des flans :
Le ruban métallique est découpé par cisaillage en flans puis est acheminé sur la ligne d’emboutissage.
Emboutissage des flans :
chaque flan est déposé en début de ligne avant de subir une première déformation sur une presse double effet, puis des opérations de reprise sur des presses simple effet ou à transfert par ventouse.
Ferrage
Les pièces de tôle issues de l’atelier d’emboutissage constituent un puzzle qu’il reste maintenant à assembler pour constituer la « caisse en blanc », prête à peindre. C’est dans cet atelier très robotisé que démarre véritablement la ligne de production. Les principales étapes sont :
Assemblage de l’armature :
Les mobiles de manutention passent entre les robots de soudure qui assemblent les planchers avant et arrière de l’unité pour former la base roulante et rigidifier le soubassement.
Assemblage des côtés de caisse :
Les robots chargent les côtés de caisse disponibles en bord de ligne et les agrafent sur le soubassement. En parallèle, les sous-ensembles complémentaires ainsi que la finition sont réalisés par des opérateurs dans des secteurs annexes.
Conformation géométrique :
Un conformateur géométrique maintient les pièces en position pendant que les robots réalisent les premiers points de soudure.
Assemblage de la caisse :
l’armature de caisse continue d’être soudée et est complémentée par le pavillon, les ailes et les ouvrants (portes, capot, volet arrière) avant d’être contrôlée. Les caisses sont ensuite expédiées par convoyeurs vers l’atelier de peinture.
Peinture
La caisse en blanc reçoit d’abord un revêtement anticorrosion complété par des cordons d’étanchéité. La caisse reçoit ensuite une couche de peinture dite « d’apprêt », sur laquelle est déposée la couche de laque qui donne au véhicule sa couleur définitive. Le processus de peinture est très minutieux :
Classement des caisses :
À leur arrivée, les caisses en blanc sont classées par rafales de couleurs (regroupées par grandes familles de teintes).
Traitement des caisses :
les caisses sont ensuite lavées et dégraissées puis immergées dans différents bains qui utilisent un procédé électrolytique pour recouvrir chaque partie de la tôle d’une couche de phosphate de zinc. Ils apportent une première protection et permettent un meilleur accrochage des couches suivantes. Après ce premier traitement les caisses sont rincées et séchées dans une étuve à 160°C
Pose des cordons d’étanchéité :
Les caisses ainsi traitées passent entre des opérateurs qui déposent des cordons de mastic sur les jonctions de tôle pour empêcher l’eau, les odeurs et la poussière d’entrer à l’intérieur de l’habitacle. L’amélioration de ces protections permet d’assurer au client une garantie anticorrosion de douze ans. Certaines parties de la tôle seront également insonorisées
Anti-gravillonnage :
L’anti-gravillonnage, déposé par des robots et des opérateurs, contribue à parfaire l’étanchéité de la caisse et protège le dessous, particulièrement exposé aux projections et à la corrosion. Après un nouveau passage en étuve, les caisses sont poncées manuellement pour éliminer tout grain.
Pose des apprêts :
Un système de peinture automatique par bols électrostatiques dépose l’apprêt sur les caisses dans les cabines spécifiques. Les apprêts peuvent être choisis parmi trois teintes en fonction de la couleur finale du véhicule, ce qui permet de réduire sensiblement les effets visuels du gravillonnage. Après une cuisson en étuve à 140°C, les carrosseries sont envoyées en cabines de laques.
Pistolage des laques :
le même procédé de bols électrostatiques est utilisé pour la pose de la base et du vernis. Des opérateurs assurent les finitions. La carrosserie ainsi peinte est ensuite essuyée à la plume (d’émeu et d’autruche) puis passe en étuve. Les bases colorées apportent à la carrosserie sa teinte définitive et le vernis, son aspect final.
Ponçage, essuyages et contrôle d’aspect :
Tout au long de la ligne, la caisse subit plusieurs passages en étuves et plusieurs essuyages et contrôles d’aspect où les éventuelles traces, aspérités, seront détectées et corrigées. En fin de ligne, un ultime contrôle visuel permet d’assurer que la peinture est parfaitement homogène.
Montage Carrosserie
Après le démontage des ouvrants pour faciliter le montage, la caisse peinte reçoit successivement tous les équipements du véhicule : habillages, sellerie, circuits électriques, vitrages et bien entendu
éléments mécaniques (moteur, boîte de vitesse…) produits sur un autre site.
Repérage des caisses :
A l’entrée de la caisse dans l’atelier, les carrosseries peintes sont repérées. Une fiche d’affectation véhicule (FAV) est éditée pour chaque caisse et la suit le long des opérations pour indiquer les pièces à monter dans le véhicule. Chaque module complémentaire lancé en parallèle (moteur, poste de conduite…), est également doté de cette Fiche d’Affectation Véhicule.
Démontage des portes :
Les portes sont démontées (pour notamment faciliter le montage des équipements du véhicule) et partent sur une ligne parallèle pour y être préparées.
Pose de la planche de bord :
La planche de bord, équipement pour l’habillage intérieur, rejoint la caisse.
Pour faciliter la pose, la manipulation et la pose sont assurées par un robot.
Pose du pare-brise : Désormais, la pose des vitrages principaux (pare-brise et lunette arrière) est possible. L’opération est assistée par un robot.
Coiffage :
Les éléments mécaniques (bloc motopropulseur, trains roulants, boîte de vitesse, etc.) en provenance des sites spécialisés (forges, assemblage mécanique…), sont préparés et rejoignent le flux pour être assemblés.
Habillage de la caisse :
La caisse continue d’être équipée avec les roues (montées, gonflées et équilibrées, le bouclier avant, le bouclier arrière, les optiques (préalablement livrés et préparés sur une ligne parallèle).
Montage des portes :
Les portes, une fois préparées (pose des vitres, des renforts, etc), rejoignent la carrosserie pour finir l’étape de montage.
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Table des matières
Liste des Figures
Liste des tableaux
Liste des annexes
Sommaire
Introduction générale
Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
1. Groupe Altran
1.1. Présentation
1.2. Histoire
1.2.1. Origines
1.2.2. Un développement européen
1.2.3. Acquisitions et projets d’innovation
1.3. Implantation
1.4. Chiffres clés
2. Altran Maroc
2.1. Mission
2.2. Locaux d’Altran Maroc
2.3. Faits et chiffres
2.4. Les trois grandes familles de métiers
2.5. Équipes et Méthodologie de Travail
2.5.1. Ressources
2.5.2. Méthodologie de travail
2.6. Organigrammes
2.6.1. Organigramme d’Altran Maroc
2.6.2. Organigramme Département Carrosserie
2.6.3. Organigramme du pôle Structure
2.7. Le service Carrosserie
Chapitre II : Généralités et notions sur l’automobile
1. Introduction
1.1. Qu’appelle-t-on automobile ?
1.2. Conditions à remplir par une automobile
1.3. Les parties principales d’une automobile
1.4. Fonction globale de l’automobile
1.5. Segmentation des véhicules automobiles
2. Composants d’un véhicule automobile
2.1. La structure
2.1.1 La caisse en blanc (Body In White)
2.2. Les éléments d’habillage
2.2.1. L’identification des éléments amovibles (fixes et mobiles)
3. Les étapes de la production d’une automobile
3.1. Emboutissage
3.2. Ferrage
3.3. Peinture
3.4. Montage Carrosserie
3.5. Contrôle
Chapitre III : Contexte du projet
1. Présentation du projet
2. Définition du périmètre
2.1. Le pavillon
2.2. Les traverses
2.3. L’arceau central
2.4. Les goussets
2.5. Les renforts
Chapitre IV : L’analyse fonctionnelle
1. Introduction
2. Rechercher les fonctions
2.1. R : Recherche intuitive
2.2. E : Examen de l’environnement
2.3. E : Examen des efforts et des mouvements
2.4. A : Analyse d’un produit de référence
2.4.1. Présentation des arceaux des véhicules comparés
2.4.2. Comparaison d’emboutissabilité des arceaux
2.4.3. Comparaison des résistances des arceaux
2.4.4. Comparaison des coûts des arceaux
2.4.5. Conclusion
3. Ordonner les fonctions
3.4. Résister aux déformations
Chapitre V : Conception du périmètre pavillon
1. La Conception Assistée par Ordinateur (CAO)
2. Les étapes de la modélisation de la caisse
2.1. Breakdown Structure (Structure de découpage) en fonction des volumes de production prévus, des technologies et des matériaux adoptés
2.2. Définition des sections de principe de la caisse
2.3. La modélisation 3D
2.3.1. Conception du pavillon
2.3.2. Conception de l’arceau
2.3.3. Conception de la traverse-avant
2.3.4. Conception de la traverse-arrière
2.4. Modélisation des jonctions
2.5. Compromis entre les exigences esthétiques, structurelles et de fabrication.
Conclusion
Références
Annexes
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