Des freins en céramique high end, made in Suisse

Des freins en céramique high end, made in Suisse

Un projet murit actuellement dans le laboratoire Céramiques hautes performances de l'Empa: des disques de freins en céramique pour les voitures de petite cylindrée. En collaboration avec des partenaires italiens, espagnols et liechtensteinois, on développe ici la technique à des coûts bas pour les automobiles de demain.

Alors qu’aujourd’hui les disques des freins sont coulés dans une fonte résistant bien à la chaleur mais s’avérant fort lourde, ils pourraient à l’avenir être réalisés en aluminium bien léger. Ceci permettrait d’économiser du poids et par là-même du carburant tout en améliorant également la tenue de route des voitures en réduisant les masses non suspendues. Mais avant que ces freins légers deviennent réalité, il s’agit de résoudre un problème de matériau : l’aluminium que l’on se propose d’utiliser est mou et donc inapte à supporter le serrage brutal des plaquettes sur le disque. Il faut donc protéger le disque d’aluminium en le recouvrant d’une couche de céramique qui assume le travail de friction et évacue la chaleur. Et c’est l’Empa qui développe cette pièce essentielle pour cette réalisation. Les freins en céramique ne sont en soi pas nouveaux. Ils sont déjà depuis longtemps utilisés sur les voitures de sport et de compétition. Seulement ils sont très chers. Sur la Porsche 911 par exemple, des freins en composite céramique fibre de carbone sont une option qui coûte la bagatelle de 12 000 francs. Un prix pour lequel on peut presque déjà acheter une Fiat 500. Cette technique ne semble donc guère appropriée pour les voitures de petite cylindrée bon marché. L’Empa doit contribuer à faire devenir réalité ce qui semble impossible: sous la direction du « Politecnico di Torino » et en collaboration avec le fabricant de freins espagnol Fagor Ederlan, le spécialiste du brasage liechtensteinois Listemann AG et du Centro Ricerche Fiat, un disque de frein d’un nouveau genre devrait voir le jour pour les petites voitures de grande série grâce au savoir-faire de l’Empa. Ce frein doit pouvoir être produit facilement en grandes quantités, il ne doit pas être cher et tenir au moins aussi longtemps que les freins courants actuels en fonte.

Une solution complexe
A partir de l’oxyde d’aluminium, les scientifiques ont conçu un stratifié céramique : une plaque de céramique d’environ deux millimètres d’épaisseur qui comporte jusqu’à 15 couches: des couches de carbure de silicium sont intercalées entre les couches d’oxyde d’aluminium pour accroître la conductibilité thermique, une couche de couverture vient régulariser l’usure et une sous-couche adhérente est encore ajoutée pour que le stratifié puisse être brasé sur l’aluminium. Chaque couche est produite à partir de barbotine étalée sur une feuille de polymère. Les différentes couches sont ensuite empilées puis comprimées à une température de plusieurs centaines de degrés, ce qui calcine les feuilles polymères et assure la réticulation des couches entre elles. A la fin du projet – en avril 2015 – des prototypes de ce frein seront disponibles et testés sous toutes les coutures sur banc d’essai pour être ensuite montés sur un véhicule test. Et si ce frein fait ses preuves, on disposera dans quelques années d’un composant de série qui assurera aux voitures européennes une avance sur le marché mondial.

Infos: www.empa.ch
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