Application des panneaux en nid d'abeille aluminium dans les véhicules ferroviaires en Chine et à l'étranger

Les panneaux nid d’abeille en aluminium sont largement utilisés comme matériau léger important dans l’industrie aérospatiale, et ont été largement employés dans les véhicules ferroviaires étrangers. Leur utilisation est très étendue, comme les trains à grande vitesse français TGV ou italiens ETR. En Chine, leur utilisation n’a commencé que récemment, bien qu’elle ait déjà permis certains résultats, son champ d’application reste encore très limité. Les caractéristiques des matériaux sandwich nid d’abeille et leur domaine d’application doivent être renforcés et élargis.

Les panneaux nid d'abeille en aluminium sont composés de matière à noyau en nid d'abeille en aluminium et d'un matériau de surface composite. En résumé, les panneaux nid d'abeille en aluminium présentent les caractéristiques suivantes :

(1) légèreté, haute résistance, en particulier rigidité en flexion, la rigidité en flexion du panneau en aluminium à nid d'abeille de même masse est d'environ 5 fois celle de l'alliage d'aluminium.

(2) présente une très grande planéité de surface et une stabilité thermique élevée, facile à former et peu sujet à la déformation. Les panneaux en nid d'abeille en aluminium peuvent non seulement être fabriqués en panneaux plats, mais aussi en panneaux hyperboliques, en un seul élément, et peuvent être utilisés après démontage pour des pièces automobiles.

(3) excellente résistance à la corrosion, isolation et adaptabilité environnementale, pouvant être utilisés dans des environnements exigeants tels que les trains EMU et les bus ; en outre, selon les besoins, ces plaques peuvent être traitées par peinture de surface ou application de panneaux ignifuges, offrant une bonne finition décorative et résistance au feu.

(4) résilience unique, capable d'absorber l'énergie des vibrations, avec un bon effet d'isolation acoustique et de réduction du bruit.

(5) haute résistance au feu, conforme aux normes internationales de sécurité incendie UIC564-2-199l « voitures de voyageurs ferroviaires ou véhicules similaires utilisés à l'international » pour les exigences de niveau A.

(6) Après le feu, la densité de fumée respecte la norme internationale de haut niveau pour la protection incendie ferroviaire, possède une bonne propriété d'auto-extinction ; faible pouvoir calorifique, forme une couche réfractaire, limite la libération de fumées et de gaz toxiques, avec d'excellentes performances environnementales.

(7) processus de fabrication de moulage excellent, permet de répondre aux exigences complexes de forme et de stabilité élevée pour les pièces intérieures de véhicules ferroviaires.

Dans les pays étrangers, les trains à grande vitesse français de la série TGV et italienne de la série ETR ont très tôt utilisé des matériaux composites à structure sandwich nid d'abeille pour fabriquer les panneaux de paroi et le toit des wagons. Par la suite, de nombreuses entreprises européennes de fabrication de véhicules ferroviaires ont adopté les panneaux en nid d'abeille en aluminium pour produire des pièces zéro des véhicules ferroviaires, avec une application couvrant l'ensemble de la structure intérieure : panneaux latéraux, toit, entre les panneaux latéraux, plancher, portes intérieures et extérieures, étagères à bagages et autres pièces détachées. Parmi elles, l'Italie se distingue par son utilisation précoce des panneaux en nid d'abeille en aluminium, utilisant depuis longtemps ces panneaux pour réaliser des étagères à bagages à forme complexe et des fenêtres incurvées en liaison avec les parois intérieures et d'autres éléments structurels.

Dans le pays, la première application du panneau nid d'abeille en aluminium consistait à réaliser le compartiment de couchette douce 25A pour bus, mais en raison d'un manque de maturité technologique, l'effet d'application n'était pas très satisfaisant. Cela a empêché la poursuite de son déploiement sur les bus 25 suivants. À la fin du XXe siècle, en raison du développement des trains à grande vitesse (EMU) et de la nécessité de réduire le poids du véhicule, les panneaux nid d'abeille en aluminium ont été utilisés pour la première fois sur le prototype de train domestique, pour les parois, les toits plats et les portes, avec des résultats très positifs. Par la suite, une application à grande échelle des panneaux nid d'abeille en aluminium s'est généralisée, non seulement pour les parois, les toits plats, le plancher sous le local technique et diverses portes, mais aussi pour la réalisation des conduits de ventilation et des carénages d'unités de climatisation. Cette application a eu un effet particulièrement marqué sur les parois, les toits plats, les conduits de climatisation et les carénages d'unités de climatisation, permettant à la fois une réduction significative de la masse des pièces concernées, une réduction globale du poids du véhicule, ainsi qu'une amélioration de la précision de fabrication et de la qualité des pièces, contribuant ainsi à une meilleure qualité de fabrication du train. Toutefois, c'est véritablement avec la série CRH EMU que l'utilisation des panneaux nid d'abeille en aluminium a connu une percée. Cette percée se traduit principalement sur deux aspects :

(1) L'utilisation de panneaux en nid d'abeille en aluminium dans les EMUs CRH permet de réaliser des panneaux muraux à formes complexes, avec des tolérances de fabrication élevées et des exigences de qualité strictes, ce qui ne peut être appliqué qu'à des structures planes ou à des pièces pliées dans une seule direction selon le concept de conception, permettant ainsi de dépasser les limites d'application intérieure, entre le sol et le mur, diverses portes intérieures et extérieures, ainsi que les systèmes de climatisation, comme les conduits d'air.

(2) L'utilisation de panneaux alu nid d'abeille dans les EMUs CRH permet de réaliser un porte-bagages complexe en forme, offrant une résistance élevée aux charges et à l'usure, rompant ainsi avec l'idée reçue selon laquelle les panneaux alu nid d'abeille ne pouvaient pas être utilisés pour fabriquer des composants importants. Ce concept de conception permet d'étendre leur champ d'application à un nouveau domaine, faisant passer la technologie d'application des panneaux alu nid d'abeille en Chine à une nouvelle étape.

Avec l'approfondissement de la localisation des trains à grande vitesse CRH ces dernières années, la Chine a pu utiliser la technologie de mise en forme des panneaux en mousse d'aluminium pour réaliser des pièces complexes, atteignant un niveau élevé dans les applications de mise en forme et de fabrication des panneaux en mousse d'aluminium. Toutefois, afin d'améliorer davantage le niveau d'application des panneaux en mousse d'aluminium et de renforcer la rationalité, la maturité et la fiabilité de la conception et de la fabrication des composants, il convient également d'approfondir l'étude des caractéristiques et de l'applicabilité des panneaux en mousse d'aluminium, des méthodes de conception d'application, des procédés de fabrication ainsi que des méthodes et moyens spécifiques de fabrication, afin de véritablement maîtriser les caractéristiques des panneaux en mousse d'aluminium et les méthodes de conception d'application, pour étendre davantage leur champ d'application et favoriser une réduction supplémentaire des véhicules ferroviaires.