C’était l’événement, le mois dernier à Göteborg, 2e ville de Suède : la ministre de l’énergie, des affaires et de l’industrie Ebba Busch, l’ex première ministre Magdalena Andersson et le PDG de Volvo Cars Hakan Samuelsson, entre autres, ont célébré mercredi 22 avril le démarrage de la production du Volvo EX60.
Si la presse généraliste est venue essentiellement pour assister à (la mise en scène de) la sortie de la ligne de production du premier exemplaire de série (le MP1, pour Mass Production 1), Frandroid a accepté l’invitation surtout pour visiter une seconde fois l’usine de Torslanda, berceau de Volvo, et rencontrer d’autres représentants du constructeur.
L’occasion d’approfondir et de faire le point sur le méga casting, cette technique de fabrication que l’EX60 est la première Volvo, et plus généralement la première voiture électrique d’origine européenne, à employer.
Mega casting : l’autre nom du giga casting
Ce que Volvo appelle « mega casting » est la technique du moulage d’aluminium haute pression, mais appliquée à grande échelle, pour former une grande pièce de carrosserie en une seule opération, là où on souderait autrement une centaine de pièces d’acier embouties.
Tesla fut le premier constructeur à employer ce qu’on a appelé le « giga casting », dès fin 2020, puis Xiaomi l’a imité avec ce qu’il appelle quant à lui l’« hyper casting », et d’autres constructeurs, dont Toyota, ont annoncé leur intention d’y recourir.
Les constructeurs utilisent tous les trois cette technique en premier pour le plancher arrière, une pièce allant d’un passage de roue à l’autre et de l’arrière de la batterie jusqu’à l’arrière de la voiture.
Anders Bell, CTO de Volvo Cars, et Magnus Olsson, directeur de l’usine de Torlsanda, nous expliquent que c’est la pièce pour laquelle il est le plus facile d’atteindre les propriétés, notamment de résistance, des pièces qu’elle remplace. L’avant est très compliqué en raison des contraintes de sécurité, et l’enceinte de la batterie demande suffisamment d’usinage (perçage etc.) pour réduire les bénéfices du mega casting, surtout avec des plateformes recourant au cell-to-body, comme la plateforme SPA3 de l’EX60, avec lesquelles la batterie constitue le plancher, sans modules intermédiaires.
300 000 pièces par an
Depuis notre première visite il y a deux ans, une seconde presse a été installée et mise en service, dans l’extension de l’usine construite spécialement pour les accueillir. Volvo explique avoir investi dans ces deux installations dernier cri pour répondre à la capacité de production de l’usine : une voiture par minute, 300 000 par an. Lorsqu’elles fonctionneront à pleine capacité, c’est-à-dire 24h/24 et 7j/7, les presses produiront à elles deux autant de pièces.
La montée en charge, consistant notamment à former les ouvrières (environ 30% des effectifs) et les ouvriers, devrait aboutir au redémarrage de la production après la traditionnelle pause estivale. Volvo espère d’ailleurs raccourcir d’une semaine les congés cet été, pour répondre à la demande supérieure aux prévisions, mais les discussions avec les syndicats sont toujours en cours. Cent personnes travaillent sur le mega casting (incluant l’étape finale de perçage).
Pour aller plus loin
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Dans l’intervalle, à Torslanda, Volvo a également achevé la construction d’une chaine d’assemblage de batteries (les cellules proviennent de différents fournisseurs comme LG, CATL…) et la réhabilitation de ses chaines de peinture et d’assemblage final. Un investissement total de 10 milliards de couronnes suédoises (SEK), environ 925 millions d’euros.
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Des évolutions à toutes les étapes
Pour cette nouvelle visite, Peter Schüler, Shop Manager Mega Casting, détaille le procédé et ses évolutions ces deux dernières années.
Ce que Volvo appelle « mega casting » est du moulage d’aluminium haute pression. C’est la dernière évolution des procédés de moulage métallique (die casting). Inventé dans les années 1850, le moulage métallique sert d’abord à l’imprimerie. L’industrie automobile s’en sert depuis les années 1950 pour la fabrication des moteurs en aluminium.
Ce qui est nouveau, depuis quelques années, c’est d’utiliser cette technique pour des pièces plus grandes. Le défi consiste à injecter le métal liquéfié dans des moules plus grands, donc à plus haute pression.
La première étape consiste d’ailleurs à liquéfier l’aluminium, dans la tour de fusion, à 700-750°C. Il s’agit plus précisément d’un alliage d’aluminium, fourni en lingots par un fournisseur tiers, contenant en petites proportions d’autres métaux, comme le magnésium.
Ces deux dernières années, le travail a notamment consisté à en retravailler la recette pour obtenir le meilleur compromis entre taille et résistance, tout en portant de 30 à 50% la part d’aluminium recyclé. Entre le premier essai et le produit fini, exposés devant la presse, on peut effectivement constater que le métal s’écoule dans des directions différentes et que son aspect a changé.
La presse injecte ensuite 93 kg d’aluminium fondu dans le moule en… 0,08 seconde. Il est projeté avec une force de compression de 8 500 tonnes à une vitesse de 40 à 60 m/s (144 à 216 km/h !).
Le temps que le moule en acier de 140 tonnes ne s’ouvre et qu’un bras robotisé ne l’en extrait, la pièce a déjà refroidi à 250-300°C. Le bras plonge aussitôt la pièce dans de l’eau pour la refroidir à 30°C et achever sa solidification.
Un autre robot peut alors découper les excédents d’aluminium, appelés ingate et outgate ou overflow, qui permettent au métal d’entrer dans le moule et d’en chasser l’air.
Ces excédents sont aussitôt re-fondus pour être recyclés, mais contrairement à ce que certains représentants de Volvo expliquent encore par excès de vulgarisation, l’aluminium n’est pas réutilisé tel quel. Le lubrifiant, dont le moule est enduit avant l’injection pour permettre le démoulage, a contaminé l’alliage. Ce dernier est donc renvoyé au fournisseur pour être purifié avant d’être re-transformé en lingots d’alliage.
Chaque pièce est déposée sur un AMR (robot mobile autonome) pour être acheminée sur la chaine d’usinage, où d’autres machines (CNC, robot Helicoil…) et ouvriers procèdent à l’ébavurage (élimination des excédents et des arêtes vives sur l’ensemble du plancher), percent, fraisent et vissent les filetages permettant de fixer les pièces entre elles. Les pièces sont enfin acheminées directement sur la chaine d’assemblage.
Des avantages…
C’est l’un des avantages du mega casting : les pièces sont fabriquées en interne, à proximité immédiate, et juste à temps. Il n’y pas ou peu de stock tampon, ce qui contribue à réduire le « lead time », le délai entre la commande et la livraison, un indicateur clé dans l’industrie automobile.
Le mega casting promet aussi des gains de poids, des gains économiques et des gains écologiques : une fois les excédents découpés, un plancher arrière moulé ne pèse plus que 43 kg. Dans un processus d’emboutissage traditionnel, le taux de rendement est aussi d’environ 50%, mais contrairement à l’aluminium, l’excédent des 120 kg d’acier d’un plancher arrière ne se recycle pas à quasi 100%.
Ce sont cette moindre complexité industrielle et ces coûts plus bas (malgré un investissement initial important), combinés à d’autres innovations de la plateforme SPA3, qui permettent selon Volvo de proposer l’EX60, un SUV électrique « sans compromis », au prix du XC60 hybride rechargeable.
… et des défis
En revanche, le mega ou le giga casting posent des défis en termes de réparabilité : comment éviter de remplacer une grande pièce en cas de petit dommage ? Akhil Krishnan, responsable de la gamme 60, explique que Volvo a repensé le design du reste de la voiture autour du mega casting, avec des extrusions latérales en acier et un nouveau pare-chocs qui « retardent » les dommages.
Et en cas de dommage, Volvo assure qu’on pourra remplacer les parties endommagées en soudant à la place des morceaux de plancher « mega casté » fabriqués en pièces détachées.
Pour aller plus loin
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Le second défi était social : le moulage sous pression nécessite considérablement moins de robots, mais aussi considérablement moins de main d’œuvre que l’emboutissage. Magnus Olsson, directeur de l’usine de Torslanda, assurait il y a 2 ans que tous les ouvriers seraient reconvertis.
Il ajoute aujourd’hui que le mega casting, la chaine d’assemblage de batteries et la réhabilitation de la chaine d’assemblage final ont au contraire permis d’augmenter les effectifs de 500 ouvriers et ouvrières, pour internaliser des activités jusqu’alors confiées à des sous-traitants.
Un tournant vers l’électrique
Volvo a investi près d’1 milliard d’euros pour moderniser son usine principale, l’usine de Torslanda, née il y a 62 ans, pour la production de l’EX60 et de futurs véhicules électriques. Les chaines d’assemblage de batteries et de mega casting marquent le tournant d’un constructeur historique vers un avenir tout électrique (bien qu’il ait, lui aussi, ajourné l’arrêt du thermique).
Premier constructeur européen à recourir au mega casting, Volvo prétend en avoir relevé tous les défis. Combiné aux autres avancées de sa plateforme SPA3, il permettrait à l’EX60 d’offrir la meilleure autonomie de sa catégorie, 810 km, ainsi qu’une recharge de 10 à 80% en 16 min.
Ceci pour le prix d’un XC60 hybride rechargeable, 2e véhicule hybride rechargeable le plus vendu d’Europe. Volvo promet ainsi que l’EX60 sera la première voiture électrique « sans compromis », ce que nous sommes impatients de vérifier, d’ici sa mise en circulation cet été !
Pour aller plus loin
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