Étude de marché : perspectives pour les composites en 2016


Dans sa première édition de 2016, le magazine Composite Manufacturing fait le point sur les perspectives de l’industrie des composites : matériaux, procédés de fabrication, marchés… Même si l’étude s’appuie sur les chiffres des Etats-Unis, l’analyse des tendances reste pertinente pour d’autres zones géographiques.

Matières premières : les tendances

EN 2016, on peut s’attendre à des innovations liées aux fibres de carbone à bas coût pour des applications produites en grande série. La fibre de carbone est aujourd’hui significativement plus chère que la fibre de verre, et est donc principalement employée dans des applications à haute performance, où économiser de la masse est impératif. De plus en plus de projets de recherche étudient la possibilité d’utiliser de la lignine ou d’autres précurseurs pour réduire le prix des fibres de carbone. Les secteurs qui tirent la demande en fibre de carbone sont l’aéronautique, l’automobile, pour les véhicules de sport ou électriques, et l’éolien, où les pales s’allongent.

En parallèle de la percée du carbone dans l’industrie, le verre reste très demandé. Il bénéficie d’un retour d’expérience de plus de 70 ans, dans des secteurs très variés. La tendance est au développement de fibres de verre aux performances mécaniques et chimiques améliorées, ainsi qu’à la recherche de fibres naturelles à haute résistance, dont l’utilisation dans les secteurs de l’automobile et du bâtiment devrait croître.

Sur le marché des résines, les efforts de développement selon quatre axes principaux devraient se maintenir en 2016 :

  • temps de polymérisation plus courts pur les applications en grande série,
  • résines aux durées d’utilisation optimisées pour les pales d’éoliennes de grande longueur,
  • nano-résines à bas coût et haute résistance,
  • bio-résines pour diverses applications.

Malgré les progrès attendus dans ces nouvelles résines, le polyester devrait rester la solution la plus massivement utilisée dans de nombreux secteurs – comme le bâtiment, la marine et l’automobile, en raison de son faible coût combiné à une grande résistance à la corrosion.

Une des difficultés reste l’absence de standardisation des matériaux, qui freine la généralisation de l’usage des composites, qu’ils soient à fibres de verre ou de carbone.

Transition dans les procédés de fabrication

Les procédés de fabrication les mieux établis sont le drapage manuel, la pulvérisation et l’enroulement filamentaire. Une transition importante est en cours vers les procédés de RTM, compression et infusion.

Le choix du procédé de fabrication est en général déterminé par le nombre de pièces à produire, leur forme et leur taille. La compression, l’injection et le RTM sont les procédés les plus utilisés pour les grandes séries, tandis que le drapage manuel et le RTM sous vide sont réservés aux cadences inférieures à 1000 pièces par an. L’enroulement filamentaire, le spiralage et la centrifugation sont les méthodes idéales pour les pièces de révolution.

La longueur des fibres de renfort, la durée du cycle de fabrication et la complexité de la pièce ont aussi une influence sur le choix du procédé.

Tendances par secteur

Aux Etats-Unis, en 2015, les 3 secteurs principaux en valeur étaient le transport (terrestre ou ferroviaire), le bâtiment et l’aérospatial, représentant 62% de la valeur totale des composites produits. L’arrivée massive des composites dans les nouveaux appareils (Boeing 787 et Airbus 350) a permis au secteur aéronautique et spatial de doubler au classement le secteur pétrolier. C’est le secteur qui a aujourd’hui le plus gros potentiel de croissance, estimé à 9,5% par an entre 2016 et 2021. Les tendances pour chaque secteur sont détaillées dans les paragraphes suivants.

Automobile

Le secteur automobile reste le secteur le plus important en volume pour les composites. Les constructeurs poursuivent leurs recherches de matériaux innovants pour compenser l’augmentation de masse des véhicules et atteindre les objectifs d’efficacité et de réduction d’émissions de CO2.

La tendance la plus marquée du secteur automobile est le développement de technologies permettant de produire à grande cadence des pièces renforcées de fibres de carbone. Les constructeurs continuent à établir des partenariats stratégiques avec des fournisseurs de fibres, des fabricants de pièces composites, des outilleurs, des instituts de recherche et des universités pour surmonter les différents défis que constituent les cycles de production, les outillages, les réparations et le recyclage. Les procédés les plus utilisés pour la production de pièces composites destinées aux véhicules de grande série sont le drapage de préimprégnés et l’infusion. Mais les constructeurs et les fabricants de fibre investissent massivement dans le RTM haute pression et les thermoplastiques à renforts continus.

Bâtiment

Le secteur du bâtiment est le deuxième secteur en volume, et a augmenté de 6,2% entre 2014 et 2015. Les logements neufs nécessitent des équipements et structures composites à fibres de verre : baignoires, portes, fenêtres panneaux… La croissance du marché de la construction dépend de facteurs locaux comme le taux de chômage, la législation locale, le coût et la facilité du crédit.

Aéronautique et spatial

C’est le secteur en plus forte croissance entre 2014 et 2015, et celle-ci devrait se poursuivre. Les plans de productions des plus importants avionneurs, comme Airbus, Boeing et Bombardier, prévoient des montées en cadence dans les prochaines années. Plusieurs programmes en cours incluent une proportion inédite de matériaux composites, jusqu’à 50% en masse.

Industrie pétrolière

La demande en matériaux composites dans ce secteur a fortement baissé en 2015 en raison de la chute des cours du pétrole et du gaz. La reprise n’est pas à l’ordre du jour en 2016.

Éolien

Aux Etats-Unis, le marché des composites dans le secteur éolien a progressé de 24,5% en 2015. Le ministère de l’énergie a subventionné à hauteur de 1,8 milliards de dollars la recherche et le développement pour améliorer la fabrication, le transport et l’assemblage de pales de plus de 60 mètres. Le développement du secteur est très dépendant des politiques publiques au niveau national ou régional :  investissements et crédits d’impôts.

Défis et opportunités

D’importantes innovations sont attendues dans les prochaines années dans le secteur des composites, pour accroître les performances, réduire les coûts et cycles de production, et développer des matériaux plus respectueux de l’environnement.

Il est probable que la croissance du secteur génère une énorme demande en professionnels des composites bien formés ; techniciens, ingénieurs, concepteurs. Les compétences requises dans les années à venir seront sans cesse modifiées en raison de l’évolution rapide des procédés de fabrication. La tendance est à l’automatisation, avec le RTM haute pression et le placement de fibre automatique. De plus, de meilleurs outils de conception et de simulation apparaissent.

Cependant, le secteur peine à attirer et former de nouveaux professionnels. De nouveaux cursus sont à créer dans les universités et les centres de formation. Charge ensuite aux entreprises de retenir leurs professionnels formés et qualifiés.

Un autre défi à relever pour le secteur des composites est son incapacité à concrétiser le potentiel de ses matériaux. Les composites ne représentent qu’un pourcent en volume des matériaux structuraux. Pour concurrencer les matériaux traditionnels, comme l’acier et l’aluminium, et s’insérer massivement dans de nouveaux secteurs, quatre axes de travail sont identifiés :

  1. Former les concepteurs et les ingénieurs aux avantages et à l’utilisation des composites, en particulier pour les applications produites en grandes séries. La plupart des ingénieurs méconnaissent les bénéfices des composites et, quand ils les emploient pour des applications structurelles, ont recours à une stratégie de type « métal noir ».
  2. Développer des filières couvrant tout le cycle de vie, de la production des matières premières jusqu’au recyclage, en passant par les réparations.
  3. Mettre au point des procédés de fabrication robustes, aux cycles inférieurs à une ou deux minutes. La plupart des procédés matures aujourd’hui sont manuels ou seulement en partie automatisés.
  4. Réduire le coût des fibres et des pièces à haute performance pour les rendre compétitives vis-à-vis de l’aluminium ou de l’acier. Le prix élevé des composites, en particulier celui des fibres de carbone, limite leur insertion dans de nombreux secteurs. Par exemple, les constructeurs automobiles demandent des fibres de carbone à 10€ du kilo environ, alors que le prix actuel est d’environ 20 à 30€ du kilo pour les matériaux destinés aux applications automobiles.

Dans l’ensemble, l’étude est optimiste sur les perspectives de croissance de l’industrie des composites, pour 2016 et les années suivantes, à condition que les principaux acteurs s’entendent – chercheurs, fournisseurs et donneurs d’ordres.

Source :  « State of the Composites Industry », Dr Sanjay Mazumdar, Composites Manufacturing Magazine, 1er janvier 2016


A propos de Magalie Castaing

Après 10 ans d’ingénierie mécanique dans le secteur de la défense, j’ai créé une entreprise de développement web Kasutan.           Le journal du composite est l’intersection de mes différents métiers : ingénierie, langues et internet.