E-nvy est une nouvelle classe de véhicules de type quadricycle à moteur, ultra-légers modulaires, écologique, durable, facilement réparable, recyclable, attrayant et économique. Ce véhicule permet de transporter en toute sécurité et confortablement et quelle que soit la météo, de 1 à 4 personnes et leurs affaires dans leurs usages quotidiens (aller au travail, faire les courses, transporter du matériel, amener les enfants à l’école et aux activités, assurer une activité professionnelle…) dans un rayon de 50 km en toute sérénité. Ce véhicule se distingue par une habitabilité et une accessibilité hors du commun, dans un véhicule de 3m de long, pouvant faire un demi tour quasiment sur place, facile à stationner et qui s'adapte à nous et nos envies et pas le contraire.
Voici une liste non exhaustive des usages possibles d’E-nvy :
- Utilisation à 1, 2, 3 ou 4 utilisateurs, quelle que soit la météo.
- Usages privés et/ou professionnels pour des déplacements quotidiens urbains et périurbains (dans un rayon d’environ 50 km, grâce à son autonomie de 150km:
- déplacements domicile - école - travail et inversement
- faire les courses, transporter du matériel, se rendre à ses activités extra- professionnelles sportives (transporter 2 VTT à l’arrière, sa planche de surf, skis…) ou culturelles (transporter son violoncel)
- transport ponctuel de volume important (déchèterie, meuble en kit, déménagement…).
- transport de personnes à mobilité réduite (fauteuil roulant).
- Véhicule aménageable pour la “van life”.
Quelques chiffres…
- Un volume utile de 350 L à 4 personnes (soit environ 6 sacs de courses) à 2500 L à 1 et 2 personnes (soit l’équivalent d’un petit utilitaire de type kangoo).
- Une charge utile de 450 kg, avec un intérieur aménageable en fonction des besoins métiers, lors d’utilisations professionnelles.
Le dossier véhicule est encore à la phase de concept et devrait évoluer et s’affiner avec le prototype échelle 1 et les retours utilisateurs en 2023. La stratégie adoptée est dans une première phase d’utiliser au maximum du matériel standard catalogue pour aller le plus vite possible vers un véhicule fonctionnel et démarrer des tests utilisateurs. Dans une démarche éco-responsable, nous favorisons au maximum des fournisseurs et/ou sous-traitants français. Dans une seconde phase, nous développerons des collaborations avec d’autres sociétés (de préférence française ou européenne) pour optimiser certains composants ou nouvelles fonctionnalités du véhicule.
Les principaux matériaux et pièces constituants E-nvy sont listés ci-après.
1 - Squelette / Aluminium
Dans le cadre du projet E-nvy, l'aluminium sert de squelette pour l’ensemble de la structure du véhicule. Cette structure a 2 fonctions : pouvoir supporter et déplacer une charge utile de 450Kg, le poids de la batterie et l'électronique associé (estimé à environ 100 kg), les roues (45 kg) et protéger des chocs les utilisateurs et la batterie.
Il est utilisé sous forme tubulaire afin de faciliter son approvisionnement et son remplacement en cas d’altération. Ce matériau a été choisi afin de l’alléger au maximum le poids de la structure grâce à ses excellentes performances mécaniques versus son poids (densité 2,7 g/cm3), sa résistance à la corrosion et du fait qu’il peut être recyclé “à l’infini”.
Ce squelette sera constitué majoritairement de tubes 30 mm de diamètre et 5 mm d’épaisseur. L’aluminium va également servir à réaliser les plaques pour les plancher. Il pourra également servir à faire les pièces de jonctions entre les différents tubes aluminium. Cependant, nous envisageons dans un premier temps de réaliser ces raccords en PA12 par impression 3D, pour faciliter leur conception/fabrication sur mesure. L’objectif est de pouvoir démonter 1 tube sans démonter l’intégralité de la structure. Pour certaines parties, nous pourrons également utiliser des profilés en “x carré”.
Recyclabilité : C’est le métal le plus abondant de l'écorce terrestre. L’aluminium est un métal au potentiel illimité grâce à ses capacités de recyclage à l’infini. 100% recyclable, c’est un matériau éco-responsable. C’est le seul pouvant être reproduit encore et encore, là où les autres métaux ne peuvent souvent n’être recyclés qu’une seule fois avec une perte de qualité non négligeable à prendre en compte. Il ne perd ni de sa qualité, ni aucune de ses caractéristiques physiques ou mécaniques.
(sources : https://www.idalu.com/actu/38/le-cycle-de-vie-des-profiles-aluminium https://www.aluminium.fr/cycle-de-vie-et-recyclage)
E-nvy : Sur la maquette, nous avons environ 1,6 kg d’aluminium, essentiellement constitués de tubes de 0,6 mm de diamètre et 1 mm d’épaisseur. Ceci représenterait environ 42 kg sur la version à échelle 1, en utilisant des tubes de 30 mm de diamètre et de 5 mm d’épaisseur.
Ce poids est cohérent le poids théorique de 200 kg du véhicule à l’échelle 1 et sa répartition :
- 50% Batteries, électronique (100 kg)
- 25% Roues motorisée (50 kg)
- 25% Structure (squelette, peau, accessoire) (50 kg)
Une conception par le poids devrait permettre d’alléger encore le véhicule par la suite (introduction de lattice, remplacement de certaines parties par du tube carbone ou HMPE…).
Statut : disponible
Fournisseurs identifiés : Creatube (42, Les Salles), Hydro (plusieurs sites en France), All tub (49, Saumur).
2 - La peau / UHMPE
La carrosserie est réalisée en tissu en UHMPE du fait de ses propriétés décrites ci-après et qui remplacent avantageusement les carrosseries en métal : légèreté, solidité (résistance au choc et à l'abrasion)...
Propriétés: Le polyéthylène de masse molaire très élevée (UHMPE) est un polyéthylène haute densité (PE-HD) caractérisé par une excellente tenue à l'abrasion. En raison de sa très forte masse molaire, ce polyéthylène linéaire présente un indice de fluidité très faible, sa mise en forme est donc difficile. Il en résulte un matériau très résistant, avec actuellement la plus grande résistance aux chocs de tous les composés thermoplastiques. Il est également très résistant aux produits chimiques corrosifs, à l’exception des acides oxydants.Il absorbe extrêmement faiblement l'humidité et a un très faible coefficient de frottement. Il est auto-lubrifiant et est très résistant à l'abrasion : dans certaines formes, il est jusqu'à quinze fois plus résistant à l'abrasion que l’acier. Son coefficient de frottement est nettement plus faible que celui du nylon ou de l'acétal et est comparable à celui du polytétrafluoroéthylène (PTFE, Téflon), mais l'UHMPE possède une meilleure résistance à l'abrasion que le PTFE.
Ce matériau, à résistance identique à l'acier, présente un poids 10 fois plus faible. Il s’agit d’une des matières les plus résistantes que l’on puisse synthétiser actuellement et qui est déjà largement utilisée pour concevoir des gilets pare-balles et anti-coupures. Il remplace avantageusement les drisses métalliques dans les voiliers de course et constituent des voiles quasiment indéchirables. Ainsi, la carrosserie servira de bouclier infranchissable pour préserver la sécurité des occupants et éviter la formation ou la pénétration de pièces coupantes dans l’habitacle, en cas de collision ou de choc.
La version textile la plus connue de composant est le Dyneema®.
Recyclabilité : L’UHMPE fait partie de la famille des PEHD. Le PEHD (ou polyéthylène haute densité) est le matériau plastique le plus utilisé pour la fabrication de bouteilles rigides, flacons, pots (transparents, opaques, colorés). Le PEHD s’intègre totalement à la filière de recyclage mise en place à l’échelle européenne. Déposé avec les autres contenants plastiques, il est acheminé en centre de tri où il est séparé, lavé et transformé pour une nouvelle utilisation. La matière recyclée pourra être réemployée pour créer des objets en plastique ou réinjectée dans le circuit de la fabrication d’emballages. Elle permettra notamment de refaire des sacs à usage industriel, à ordures ménagères, ou des flacons pour produits de nettoyage.
De plus, un article de janvier 2021 annonce qu’un partenariat stratégique entre Royal DSM, un des principaux fabricant de HMPE et Clariter, entreprise internationale de cleantech. L’objectif est de concevoir une solution de recyclage chimique nouvelle génération pour les produits dérivés du Dyneema® de DSM, une fibre polyéthylène à très haut module (UHMWPE). En avril 2021, DSM crée la CirculariTeam®, une coalition intersectorielle fournissant une plate-forme commune pour partager les connaissances, les ressources et les solutions techniques dans le but de recycler le Dyneema®.
Bien que pour le moment la filière de recyclabilité de ce tissu n’est pas encore clairement définie, elle est prise en compte dans la politique d’entreprise de son principal fabricant.
E-nvy : Tissus, fil et câbles en Dyneema® servent à l’élaboration d’éléments de structure, de la carrosserie du véhicule, ainsi qu’à l’habillage intérieur du véhicule (sièges, coffres,...).
Poids / volume : A clarifier en détail à l’échelle 1 en 2023. Cependant, le poids de ce tissu est de 250 gr/m² à 750 gr/m² . Nous pouvons estimer une surface de tissus/surface transparente inférieure à 21 m2, soit entre 5-10 kg.
Statut : disponible et fabrication française à rechercher.
Fournisseurs identifiés : Fournisseurs à contacter pour voir la faisabilité d’élaboration française :
Cordes Dyneema® : Corderie Clément (92)
Fils Dyneema® : Amann (59, la Chapelle d’Armentières), Créafibres (59, Tourcoing)
Tissus Dyneema® :Jules Tournier (81, Mazamet)
Tissu en polyéthylène : Latim (59, Houplines)
Tissus techniques : Imattec, Balas textile, Sagaert, Teufelberger
3 - Pièces de jonctions, autres constituants / Polyamide 12 ou PA12
Seuls au sein de leurs groupes, les polyamides (PA) se distinguent toutefois par le nombre de carbones compris dans leurs monomères, que désigne le chiffre qui suit leurs différentes abréviations (PA 6, PA 11, PA 12, etc.).
Obtenus à partir d’aminoacides ou de lactames, ces matières très spéciales ne voient pas leur structure se ramollir progressivement sous l’effet de la chaleur, comme les autres thermoplastiques, mais passent très rapidement de l’état solide à l’état liquide.
Le polyamide 12 est obtenu à partir de la polymérisation du dodécalactame.
Il est caractérisé par :
- une très faible reprise d'humidité,
- une faible résistance au frottement,
- une bonne résistance à l'abrasion,
- une bonne résistance chimique,
- une bonne stabilité aux températures élevées,
- une densité faible : 1,02 g/cm3.
Le PA 12 pur se retrouve dans les pièces mécaniques, les gaines, les câbles. Le PA 12 plastifié est utilisé dans les joints d'étanchéité, les tubes souples, les réservoirs, les conduits hydrauliques, etc.
Réalisés par impression 3D, les objets en polyamides sont à la fois solides et flexibles. Le PA 12 permet également l’impression de modèles complexes contenant des volumes inclus dans d’autres volumes. Peu coûteux et rapide à produire, le polyamide permet d’imprimer leur modélisation en 3D à moindre coût. Sa surface brute a un aspect granuleux, sableux et légèrement poreux.
Source : https://www.inrs.fr/publications/bdd/plastiques, https://www.ensingerplastics.com/ entreprise Allemande), https://www.sculpteo.com/fr/materiaux/materiaux-sls/materiau-plastique/
Recyclabilité : Les polyamides peuvent intégrer les cycles de recyclage des matières plastiques.
Différents sociétés de recyclage prennent en charge le PA12, comme la société champenoise VALOPTEAM.
Sources :
https://www.paprec.com/fr/comprendre-le-recyclage/tout-savoir-sur-les-matieres-recyclables/plastiques/
https://www.valopteam.fr/dechets-de-polyamide-pa/)
E-nvy : Le PA 12 est utilisé dans le cadre du projet E-nvy pour la réalisation de raccords fabriqués par impression 3D, entre les tubes en aluminium et tous les constituants “plastique du véhicule”. Il pourrait également servir à réaliser des fusibles mécaniques (pour l'absorption d’énergie en cas de choc violent) si cela s’avère nécessaire.
L’utilisation de technologie d’impression 3D permet de faire évoluer rapidement le véhicule lors des retours utilisateurs ou évolutions futures sans réinvestir dans des outils de production spécifiques, tels que des moules d’injection. La découpe laser sera également intégrée dans les outils de production clés du véhicule.
Poids / volume : A clarifier en détail à l’échelle 1 en 2023. Elle dépendra entre autres du choix définitif de fabrication des raccords.
Statut : disponible
Fournisseurs identifiés : pas de fournisseurs spécifiquement identifiés, mais des ateliers d’impression 3D de pièces en PA 12.
Nous travaillons actuellement avec PSHA (Paris Saclay Hardware Accelerator) https://psha.fr/
4 - Surface vitrée / PVC anti-UV souple
Le PVC souple anti-UV est un grade amélioré et polyvalent du PVC. L'additif anti-UV inclus offre une résistance optimale aux conditions météorologiques agressives et garantit une longue durée de vie de la transparence, de la luminosité et de la visibilité.
Le PVC transparent anti-UV peut être utilisé pour de nombreuses applications comme la réalisation de portes souples, portes à lanières, portes rapides, hublots, fenêtres, chapiteaux ou taud de bateau.
Caractéristiques : Haute résistance aux UV, transparence / clarté, souplesse, isolation thermique, isolation phonique, longue durée de vie, résistance aux rayures et aux chocs, haute résistance aux produits chimiques, respectueux de l'environnement et recyclable.
Recyclabilité : Le PVC (Polychlorure de vinyle) est l’un des polymères les plus utilisés dans le monde et donc sa production et son utilisation génèrent des déchets. Mais le PVC est un matériau recyclable. En effet, la transformation de ce plastique génère deux types de déchets : les déchets de fin de vie, qui concernent l’automobile, le bâtiment, etc. ainsi que les déchets de transformation. Ce matériau est très adapté au recyclage et l’utilisation de PVC recyclé réduit les émissions de gaz à effet de serre.
Sources :
https://extruflex.com/fr/produit/pvc-souple-anti-uv
E-nvy : Du PVC souple anti-UV sera employé pour les parties transparentes et vitrées du véhicule.
Poids / volume : A clarifier en détail à l’échelle 1 en 2023. Elle dépendra de la répartition tissu/surface vitrée de la carrosserie. Au global nous estimons le poid total entre 5-10 kg
Statut : disponible
5 - Batteries
La batterie du véhicule électrique transforme une énergie chimique en énergie électrique lors de l'alimentation électrique du véhicule et inverse le processus pour sa recharge.
Mode de fonctionnement :
- Dans chaque élément, 2 électrodes de matériaux différents sont séparées par une électrolyte,une substance solide ou liquide qui permet le passage du courant électrique.
- Des électrons, porteurs de charges électriques (ions) issus des électrodes migrent de l'une vers l'autre, créant un courant électrique.
Le choix technologique pour les batteries d’E-nvy va s’orienter sur des batteries lithium-ion qui actuellement sont les plus couramment utilisées dans les véhicules, vélos ou trottinettes électriques.
Ensuite, nous envisageons l’utilisation de batteries à base de carbone actuellement en cours de développement chez plusieurs industriels comme la start-up française Nawa technologies, Power Japan Plus ou Imerys.
Les avantages sont un coût faible. En effet, composée d'électrodes en carbone et d'une solution électrolyte organique, la batterie carbone ne contient ni terres rares, ni métaux lourds. Elles sont également peu sensibles aux variations de température et elles sont biodégradables et 100% recyclables.
Recyclabilité : Afin d’éviter que les composants des batteries des voitures électriques se retrouvent dans la nature, des solutions ont été avancées. En France, la société de recyclage des batteries SNAM opère auprès de nombreux constructeurs auto pour récupérer et recycler les batteries des véhicules électriques en fin de vie de ces derniers.
De plus en plus de solutions tendent vers une seconde vie des batteries de voitures électriques. Parmi celles-ci, on notera l’initiative du groupe Renault-Nissan, en utilisant les batteries usagées de leurs véhicules électriques pour stocker de l’électricité stationnaire.
En Europe, les constructeurs de véhicules électriques ont l’obligation de recycler leurs batteries. Une contrainte fixée par la directive européenne 2006/66/CE et l’article R543-130 du code de l’environnement en France.
Par ailleurs, l’ADEME tient un « registre national des piles et accumulateurs » sur lequel toutes les opérations doivent être consignées par les organismes de recyclage agréés. La majorité des batteries usagées sont ainsi confiées par les constructeurs à des entreprises spécialisées. Pour s’assurer qu’autant de batteries produites seront recyclées, ils réservent des volumes de traitement à long terme.
E-nvy : Dans notre véhicule, les batteries sont positionnées à plat dans l’espace plancher, afin d’avoir le centre de gravité le plus bas possible. Nous conservons ainsi un maximum d’habitabilité. Afin de faciliter la réparabilité, l’accès aux batteries se fait par l’avant du véhicule, en retirant le pare-choc. Les batteries sont également naturellement ventilées en roulant, pour limiter leur échauffement. La structure du véhicule doit préserver les batteries de tous chocs.
Fonction : Système de stockage de l’énergie.
Poids / volume : Estimation faite à partir de de la Twizy de Renault, environ 100 kg en Li-ion dans un premier temps. Des développements et/ou nouvelles collaborations seront à prévoir par la suite. De même, d’autres solutions de stockage de l’énergie pourraient être envisagées (Hydrogène par exemple).
Statut : disponible ou en cours de développement
Fournisseurs identifiés : en cours d’identification
https://tyva-energie.com/fr/fiche-technique/flat-kube/batterie-lithium-compacte-grande-capacite/
6 - Roues / moteur électrique
Un des principes d’E-nvy est d’intégrer le moteur du véhicule dans les 2 roues avant. Elles intègreront également les amortisseurs et des bandes de roulement. Ces bandes de roulement permettront de changer uniquement la gomme des roues après usure sans changer complètement la roue.
Les roues arrières seront également légèrement motorisées (uniquement au niveau de la direction) pour assurer une certaine rigidité dans les virages ou pour les marches arrières. Cependant, elles permettront une grande liberté de rayon de braquage.
Les roues électriques motorisées existent déjà pour modifier des motos thermiques en motos électriques.
Recyclabilité : A évaluer
Fonction : système de propulsion et de roulage.
Poids / volume : estimation à faire à partir de la maquette.
Statut : Disponible.
Cependant il s’agit d’un composant clé du véhicule pour lequel il faudra développer dès 2023, en interne ou via des collaborations dans l’écosystème français, pour optimiser son rendement, gérer sa réparabilité, son recyclage, intégrer l’amortissement et l’absence de chambre à air, l’utilisation de bandes d’usures remplaçable…. À développer à partir de technologies actuelles ou de nouvelles technologies
Fournisseurs identifiés : https://ozo-electric.com pour les roues motorisées mais pas de fournisseurs français identifiés actuellement.
7 - Autres constituants
D’autres éléments seront présents comme les câbles électriques, des LED pour l’éclairage, le rembourrage des fauteuils,... Leur quantité sera évaluée au moment de l’élaboration du prototype à l’échelle 1. Cependant, la recyclabilité de tous ces éléments sera prise en compte lors de leur choix. Nous ferons intervenir en priorité les matériaux déjà utilisés dans leur conception (Aluminium, UHMPE, PA12…) afin de réduire au maximum le nombre de types de matériaux présents dans ce véhicule et en faciliter le recyclage.
Fichier Véhicule (AAP Ideation) : Dossier véhicule E-nvy one - Photos.pdf Fichier Véhicule (AAP Proto) : Fichier associé au guide de montage : Lien vers un espace de stockage des fichiers 3D : Partenaire impliqué (industriel, fablab, labo...) :
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