Des longerons en mousse métallique réduisent le risque crânien simulé

À 55 mph, le longeron avant situé entre le pare-chocs et le châssis d’une voiture a une fonction précise : se déformer suffisamment pour absorber l’impact, mais sans transmettre une charge importante à l’habitacle. Dans les simulations informatiques de l’Université d’État de Caroline du Nord, un longeron en mousse métallique composite réduisait les charges d’impact simulées et le risque de blessure à la tête tout en conservant la même longueur et le même poids que la pièce classique.

La conception utilise un tube en aluminium autour d’un noyau en acier constitué de mousse métallique composite, ou CMF. Ce matériau intègre des sphères métalliques creuses dans une matrice métallique. Les longerons classiques de la comparaison utilisaient soit une section rectangulaire — un long rectangle creux en acier —, soit une double section octogonale constituée de deux octogones creux en aluminium empilés l’un sur l’autre.

À la même vitesse d’impact de 55 mph, la CMF réduisait la décélération maximale d’environ 38 %, la gravité globale de l’accident d’environ 45 % et le Head Injury Criterion, ou HIC, d’environ 45 % par rapport aux longerons à double section octogonale. Par rapport aux longerons rectangulaires, les réductions atteignaient respectivement environ 84 %, 94 % et 83 %. Le HIC mesure la probabilité d’une blessure grave à la tête ; il ne comptabilise pas les blessures réelles.

Les simulations indiquaient également qu’un véhicule équipé de longerons avant en CMF pourrait rouler environ 34 % plus vite qu’un véhicule doté de longerons à double section octogonale avant d’atteindre la limite critique de gravité de l’accident, et environ 40 % plus vite avant d’atteindre la limite relative aux blessures à la tête. Par rapport aux longerons rectangulaires, les chiffres correspondants étaient d’environ 32 % et 48 %. Il s’agit de résultats issus du modèle : l’étude reposait sur une modélisation computationnelle détaillée fondée sur des données expérimentales concernant la CMF et sur des données publiques relatives aux matériaux et aux conceptions des longerons classiques.

Dans le modèle, le gain pratique réside dans une gravité simulée de l’accident plus faible sans masse supplémentaire ; Rabiei estime que des longerons avant plus courts pourraient encore améliorer la sécurité et l’efficacité énergétique. Pour les véhicules électriques, les chercheurs envisagent également une utilisation possible dans les structures protégeant les blocs-batteries haute tension, puisque la CMF a démontré sa résistance à la chaleur et au feu. Rabiei affirme que les chercheurs sont prêts à tester la conception avec des constructeurs automobiles, des équipementiers et des fabricants de batteries ; tant que ces essais n’auront pas eu lieu, les pourcentages décrivent des performances prédites et non une protection démontrée sur une voiture de série.