Comment Bosch travaille à l'élaboration de technologies de freinage innovantes
Un regard exclusif dans les coulisses de Bosch Mobility Aftermarket
Il est indéniable que les freins restent l'un des systèmes de sécurité les plus importants d'une voiture. Depuis plus de 95 ans, Bosch et ses centres de développement mondiaux travaillent sur des technologies de freinage innovantes qui répondent aux évolutions constantes dans l'industrie automobile. CarFix a pu jeter un coup d'œil exclusif dans les coulisses de leur plus grand site Mobility Aftermarket à Karlsruhe, en Allemagne, où ils se préparent pleinement à l'approche de la norme Euro 7.
Le cœur des activités de freinage de Bosch Mobility Aftermarket
Ce qui a commencé en 1971 comme un site de production de pièces pour les maisons préfabriquées est aujourd'hui devenu le plus grand centre de distribution mondial de Bosch pour le marché Mobility Aftermarket. Avec 85 000 m² d'espace d'entreposage, pas moins de 70 000 numéros d'articles actifs sont traités au siège central de Karlsruhe pour être stockés ou livrés au marché de l'après-vente et aux ateliers de réparation.
Bosch étant un acteur de premier plan sur le marché des technologies de freinage, plus de la moitié de cette offre complète de pièces détachées, d'équipements de diagnostic et d'atelier est constituée de composants de freinage: 22 000 composants de frein de roue, 10 000 composants de transmission et 3 000 composants de boîte de vitesses.
Centre de distribution avec flux de produits automatisé
L'emplacement stratégique à proximité du Rhin et de l'autoroute, favorise la fluidité des flux de produits dans le centre de distribution de Karlsruhe. Alors que 4 300 unités de traitement arrivent chaque jour en provenance de 230 usines et fournisseurs Bosch dans le monde, 70 camions quittent simultanément l'entrepôt avec 5 800 unités de traitement expédiées vers 6 000 adresses dans le monde. Au Benelux, les commandes les plus importantes sont livrées à LKQ, AAG, Motorparts et Doyen.
300 employés permanents travaillent au sein du réseau logistique du centre de distribution. Pour améliorer l'efficacité de leur travail, plus de 80 % des flux de matériaux et 100 % des flux d'informations ont été entièrement automatisés. Il en résulte un processus autonome de gestion du stockage, piloté par un logiciel innovant et contrôlé en temps réel.
Centre de recherche pour une technologie de freinage innovante
Grâce à son réseau de production interne, Bosch a accès à une expertise internationale étendue dans divers domaines de connaissance. Ce savoir-faire est utilisé pour réaliser des produits innovants pour le Mobility Aftermarket , tels que les systèmes ABS, ESP et systèmes de freinage à récupération d'énergie qui ont déjà fait leurs preuves. Des laboratoires d'essai internes permettent de concrétiser ces développements qui améliorent les performances et répondent aux nouvelles normes du marché, telles que la norme Euro 7.
Depuis 2012, des recherches sur la technologie de freinage sont menéesau centre de recherche de Karlsruhe, qui s'étend sur900 m². À partir de l'année prochaine, les démarreurs et les générateurs seront également passés au crible. Chaque jour, 12 chercheurs se mettent au travail pour, d'une part, évaluer l'efficacité des composants de freinage existants et, d'autre part, produire de nouvelles plaquettes et de nouveaux disques de frein au niveau des essais. Ce cycle d'innovation comprend principalement trois phases : l'analyse des matières premières, le processus de production et la procédure d'essai.
Une composition durable des matières brutes
La production d'une plaquette de frein commence par la composition des bonnes matières premières. Le mélange idéal de liants, de lubrifiants, d'abrasifs et de charges est trouvé par essais et erreurs. Chaque matière première y contribue par ses propres qualités. Par exemple, le bois permet d'obtenir de meilleures normes de compression et le caoutchouc, une plus grande flexibilité. La composition optimale produit alors une plaquette de frein qui réduit le frottement et le bruit, prolonge la durée de vie et améliore les performances de freinage.
En raison des différentes réglementations, la composition des composants de frein varie d'un pays à l'autre. En raison de l'interdiction aux États-Unis, par exemple, Bosch produit des plaquettes de frein sans cuivre depuis 2014. Comme alternative, le fabricant utilise des sulfures métalliques, des minéraux, des abrasifs, des fibres, des particules de céramique et des graphites pour obtenir les mêmes caractéristiques d'usure et de friction. Cette base d'approvisionnement plus durable est désormais largement utilisée sur l'ensemble de la chaîne de production, puisque les plaquettes de frein européennes ne pourront plus contenir que 0,5 % de cuivre à partir de 2025.
L'influence de paramètres cruciaux au cours du processus de production
Après avoir pesé et mélangé avec précision les matières premières dans de petites quantités d'essai de 15 à 50 litres, la masse est comprimée hydrauliquement à une température de 140 à 170°C. La garniture de frein comprimée est ensuite durcie dans un four à une température de 180 à 230°C. Au cours de ce processus, les facteurs de pression, de température et de temps jouent un rôle crucial pour obtenir un résultat ferme et résistant à l'usure.
Ensuite, les chanfreins et les rainures de la plaquette de frein sont créés par une opération de meulage mécanique, après quoi le métal est brûlé par un traitement thermique critique. Cette étape est essentielle pour conférer à la plaquette de frein sa résistance à la chaleur, à l'usure et à la corrosion. Le fait de réduire au minimum la jauge d'usure permet non seulement d'obtenir de meilleures performances et une durée de vie plus longue, mais aussi de réduire les émissions nocives.
Les plaques arrière pressées sont ensuite sablées et recouvertes d'une couche d'adhésif. La plaquette de frein est ensuite prête pour l'étape de finition, au cours de laquelle les couleurs et les marquages nécessaires sont appliqués. La toute dernière étape du processus de production consiste à positionner et à stabiliser les éventuels clips ou ressorts à l'aide d'une presse à joints. Cela permet à la plaquette de frein d'être en contact régulier avec le disque de frein, ce qui réduit les vibrations et le bruit pendant le freinage.
Les procédures d'essai approfondies dépassent la norme
Les composants de freinage remplissant une fonction de sécurité majeure, leur efficacité doit être testée de manière approfondie. C'est pourquoi le laboratoire Bosch de Karlsruhe évalue en détail à la fois les conceptions d'essai et les composants pour le marché de l'après-vente existants. Cela commence par une analyse approfondie en laboratoire. Sur la base d'images en 3D, les propriétés de divers composants de base peuvent être examinées en détail, par exemple les plaques d'appui d'une plaquette de frein.
Les composants plus complexes, tels que les pièces de friction, sont soumis à des procédures d'essai plus ciblées. Alors que le test de freinage ECE R90 évalue la résistance au cisaillement, la sensibilité à la vitesse, la résistance à la pression et à la température en fonction de la force et de la pression hydraulique, Bosch va au-delà de ce protocole de test strict en examinant également la sensibilité à la température, la dégradation des freins, la conductivité thermique, la résistance aux chocs et l'usure. En outre, l'interaction du bruit, des vibrations et de la dureté est également examinée. Ces tests approfondis permettent à Bosch de produire des plaquettes de frein dont la valeur de compression est bien inférieure à la limite de 2 %.
En guise de procédure d'essai finale, le test d'usure Bosch simule l'utilisation réelle des composants de freinage dans un véhicule réel. Ces tests sont effectués dans des salles bien ventilées, où l'efficacité réelle du freinage est influencée par des paramètres simulés de l'extérieur, tels que le type de voiture, les conditions météorologiques, la vitesse de conduite ou l'intensité du freinage. Ainsi, le test de performance donne un aperçu réaliste de l'efficacité réelle du freinage des différents composants et de leurs performances correspondantes.
La route de Bosch vers Euro 7
En développant un solide savoir-faire et en évaluant constamment les nouvelles technologies, Bosch Mobility Aftermarket vise un développement durable des produits à long terme. Grâce à cette vision, le fabricant est déjà bien positionné pour l'arrivée de la norme Euro 7. Bien que Bosch propose plusieurs solutions à cet égard, son objectif est de limiter le nombre de numéros de pièces pouvant être utilisés pour le plus grand nombre possible de types de véhicules.
Bien que Bosch propose plusieurs solutions pour la norme Euro 7, l'entreprise vise un nombre limité de numéros de pièces pouvant être utilisés pour le plus grand nombre possible de types de véhicules.
Éviter les émissions de freinage comme point de départ
Sur l'ensemble des émissions de particules fines, 80 % sont dues à l'usure des pneus et des freins. Comme ces polluants se retrouvent dans l'air ou dans le sol, le règlement Euro 7 a fixé des limites différentes. À partir de 2027, les voitures particulières seront autorisées à émettre un maximum de 7 mg/km de poussière de freinage, répartis sur les quatre freins combinés. Cette limite sera encore réduite à 3 mg/km d'ici 2035.
Contrairement à d'autres fabricants, qui se concentrent sur les solutions de filtration, Bosch s'est fortement engagé à éviter la formation de poussière de freinage. Depuis 2019, le fabricant joue un rôle proactif dans divers groupes de travail qui développent des méthodes de mesure et des équipements d'essai pour déterminer avec plus de précision la quantité de poussière et la taille des particules. C'est ainsi que Bosch a déjà développé aujourd'hui des systèmes conformes aux normes, basés sur divers paramètres tels que la taille de la voiture et la combinaison des composants de freinage.
Amélioration des disques de frein par traitement de surface
Pour répondre aux nouvelles normes Euro 7, Bosch Mobility Aftermarket étudie de près l'effet des différents traitements de surface sur les disques de frein. Pour ce faire, une poudre spéciale est appliquée à la surface du disque de frein, ce qui donne un revêtement dur qui réduit les émissions de poussière. Différents tests de friction, de bruit et d'émissions montrent que ces disques de frein peuvent réduire les émissions de particules d'usure jusqu'à 90 %.
En 2018, Bosch a déjà mis au point l'iDisc. Ce disque de frein en fonte contient un revêtement en carbure de tungstène qui peut réduire la poussière de frein jusqu'à 90 %. Pourtant, Bosch continue de chercher des solutions qui empêchent également la formation d'usure et de corrosion le plus longtemps possible, comme la technologie Ferritic Nitrocarburising (FNC). L'azote est infusé dans la surface du fer sous l'effet de la température, ce qui accroît la résistance du disque de frein.
Les freins à tambour comme alternative
Les freins à tambour constituent une autre alternative étudiée par Bosch. Les composants de ce système de freinage étant encapsulés, ils sont mieux protégés contre la poussière, l'eau et d'autres influences extérieures. Ils sont également plus résistants à la corrosion. En optimisant le tambour lui-même et en utilisant de nouvelles combinaisons de friction, certaines voitures équipées de freins à tambour Bosch peuvent déjà répondre aux normes Euro 7 plus strictes sans coûts excessifs.
Bosch note donc que les freins à tambour devraient devenir de plus en plus la norme sur les essieux arrière des (H)EV. Les systèmes de freinage à récupération d'énergie, qui convertissent une partie de l'énergie cinétique en électricité, peuvent ainsi réduire considérablement le taux d'usure. Outre un impact réduit sur l'environnement, cela permet également de prolonger la durée de vie des composants de freinage.
Grâce à son réseau de production interne, Bosch a accès à une expertise internationale étendue dans divers domaines de connaissance
Grâce à ces solutions innovantes, la route vers Euro 7 est déjà tracée et Bosch continue de montrer la voie en matière d'(électro)mobilité durable. Leur plus grand défi n'est donc pas tant de trouver des alternatives durables que de les produire à un prix abordable.
