Biomobile est un projet dont les premières réflexions ont débuté en 2000 et qui a été concrètement lancé en Suisse en 2004. Il a ensuite donné naissance à une association éponyme en 2008. Il s'articule autour de la conception et de la réalisation de véhicules à très faible consommation, avec une empreinte écologique minimisée. Il fait suite à la proposition de plusieurs étudiants de la HES-SO et s'inscrit dans la continuation du projet Consomini. initié par trois écoles d'ingénieurs de la HES-SO (Fribourg, Le Locle et Genève) chacune ayant développé une partie de ce premier véhicule.
L'association a réalisé plusieurs générations de véhicules. Le premier, « biomobile » (le nom du véhicule est le même que celui de l'association), puis « (b)mobile », deux véhicules dont il a existé plusieurs modèles, et enfin « (c)mobile », véhicule en cours de développement en 2019.
En 2015, l'association Biomobile et HEPIA ont conçu et réalisé un handbike en matériaux biosourcés (fibre de lin, résine végétale, hêtre) : le biobike, présenté en 2017.
Association Historique L'Association biomobile a été créée en 2008 par Michel Perraudin. Ancrée à la Haute École du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA), elle a été constituée dans le but de simplifier certaines procédures administratives et de gagner une réactivité qui n'aurait pas toujours pu être possible dans une structure étatique.
Elle a été reconnue d'utilité publique en 2011 par les instances tant fédérales que cantonales, et compte une centaine de membres. Son comité est constitué d'un président, d'un vice-président, d'un secrétaire et d'une trésorière. Plusieurs membres du comité constituent la commission technique.
Objectifs L'idée initiale du projet reposait sur la conception et la réalisation de véhicules participant à des compétitions telles que le Éco-marathon Shell ou le challenge ÉducÉco dont l'objectif est de parcourir le plus grand nombre de kilomètres avec une quantité d'essence donnée. Le projet s'est ensuite élargi vers :
La réalisation d'un véhicule, démonstrateur technologique d'une mobilité « raisonnable », dont la conception et l'utilisation minimisent le recours aux ressources fossiles ; La formation de jeunes issus de diverses écoles européennes au travers d’un projet motivant et rassembleurSujet des projets 2014 pour les étudiants de l'École polytechnique fédérale de Lausanne. ; La sensibilisation du public aux problèmes liés à la mobilité et à l'environnementSoutien de Miss Suisse Romande 2013 - Le Matin..
Mode de fonctionnement Le fonctionnement de l'association Biomobile repose exclusivement sur le bénévolat. Son financement est assuré par le mécénat et le soutien de ses partenaires industriels et institutionnels. Elle ne poursuit aucun but commercial. Elle collabore avec plusieurs écoles dont l'HEPIA où se situent ses locaux, et plusieurs équipes poursuivant des objectifs similaires. L'Association accueille régulièrement des stagiaires issus d'écoles diverses (Suisse, France), et elle participe à la formation de jeunes, les sensibilise aux difficultés environnementales, économiques et sociales.
Points abordés Au gré de ses activités, l'association a acquis des compétences dans plusieurs domaines tels que les composites végétaux, l'optimisation topologique et les biocarburants issus de déchets.
Projets
Les projets de l'association ont évolué en utilisant de nouvelles technologies et de nouveaux développements, aux niveaux mécanique et structurel. + Problématique Solution Véhicule DateLa substitution du carburantBioessence X41 issue de déchetsbiomobile2004La substitution des matériauxComposites végétaux(b)mobile & biobike2013L'économie des matériauxOptimisation topologique(c)mobile2019
biomobile vignette|Les trois générations de biomobile. La première voiture, biomobile, est le véhicule destiné aux courses.. Il fait partie de l'ancienne génération, mais elle n'en demeure pas moins fiable et connu. Sa principale innovation résidait dans le recours à la bioessence, un carburant réalisé à partir de déchets végétaux.
(b)mobile
La deuxième voiture, (b)mobile, est en quelque sorte un véhicule de « transition ». Souhaitant se rapprocher du véhicule vert, il a innové notamment de par sa carrosserie réalisée en composites végétaux, ainsi que son châssis, réalisé dans un premier temps en tubes de carbone, puis en tubes de lin.
(c)mobile
La troisième voiture, (c)mobile, rassemble les derniers développements. Hormis le moteur et les verrières, elle est entièrement réalisée à partir de matériaux biosourcés. Sa principale innovation concerne la généralisation de l'optimisation topologique à l'ensemble de ses éléments.
La technique
La bio essence La bio essence. (X41).. est fabriquée à partir de déchets organiques transformés en bio pétrole, qui est ensuite distillé de manière conventionnelle, produisant de l’essence, du kérosène et du diesel. Seule l'essence est retenue pour alimenter biomobile.
Contrairement à quasiment toutes les autres bio essences, qui sont des succédanés d’essence fossile, le X41 est son équivalent sur les plans physique et chimique. Elle n'est donc pas un carburant de substitution mais un carburant équivalent à l'essence normale RON95 et peut alimenter n'importe quel moteur à cycle de Beau de Rochas sans modification constructive ou réglage spécifique et sans influencer les performances. Produite avec des déchets, cette bio essence n'entre donc pas en concurrence avec la production alimentaire ou fourragère, ce qui règle le problème éthique posé par les autres carburants alternatifs à base de produits alimentaires.
Ce carburant est quasiment neutre du point de vue des émissions de dioxyde de carbone : sa combustion ne rejette que le préalablement absorbé par le végétal.
+CaractéristiquesNormale 95Bio essence X41PCI (kJ/kg)Masse volumique (kg/l)0.725-0.7800.740Indice d'octane> 92> 90AutreTraces de soufre Traces de plombPas de soufre Pas de plomb Moteur À l'origine, Biomobile était propulsée par un moteur GX35 de débroussailleuse fabriqué par Honda. Ce moteur, à essence, repose sur un cycle à quatre temps et possède un rendement intéressant compte tenu de son origine et de sa destination. Le choix d'un moteur du commerce repose sur la volonté de démontrer l'universalité de la bio essence. Ce moteur est trop puissant et tourne trop rapidement; il n'est pas adapté à cette utilisation et a été remplacé par le GX25, plus petit, du même constructeur, entraînant ainsi le passage d’une transmission d'un étage à deux étages. Certains périphériques ont également été modifiés afin d'améliorer l'adéquation du moteur au fonctionnement de la voiture. Il est équipé d'une injection pilotée et d'un allumage électronique. Cependant, lors de la conception de la (c)mobile, et en raison de l'évolution des parcours de compétition en 2017-2018, il a été décidé d'abandonner le moteur GX25 et de revenir au GX35, plus puissant. Néanmoins, il sera équipé de l'injection qui alimente la version « biomobile » du GX25..
Moteur : Honda monocylindre à quatre temps Cylindrée : Taux de compression : 14 Injection / allumage : électronique Magneti Marelli Puissance délivrée : 1 kW Arbre à cames : en tête, deux soupapes Lubrification : séparée Masse :
Transmission
À l'origine, la voiture était équipée d’un embrayage à crabots puis d'un embrayage à disque commandé et d'un embrayage centrifuge. Finalement, celui qui a été retenu est un embrayage novateur centrifuge à trois mordaches où la force de rappel, qui est habituellement exercée par des ressorts, se fait par des aimants permanents.
Biomobile utilise une roue-libre sophistiquée qui fonctionne avec un principe inertiel. Contrairement à tous les dispositifs semblables, elle ne génère aucun frottement.
Partie cycle thumb|Support d'axe de la roue avant réalisé par un sandwich constitué d'une âme composite lin + époxy et d'une peau métallique.
Biomobile a introduit et diffusé le concept de roue arrière directrice et motrice sur les engins de ce type. Cependant, l'évolution du règlement de certaines courses ayant changé, la roue arrière directrice est désormais prohibée et l'équipe biomobile a dû changer ses plans en vue de la réalisation de la (c)mobile pour interchanger la direction des roues. En effet, la roue arrière directrice permet la réalisation de véhicules plus étroits, donc plus aérodynamiques, mais étant intrinsèquement instables, ils rendent la conduite difficile.
Initialement équipée d'un berceau pivotant autour d'un axe, elle possède une direction originale à centre de rotation virtuel qui repose sur une géométrie déformable, basée sur des rotules et biellettes. Sa géométrie est telle qu'en virage la roue s'incline à l'image de celle d'un vélo et la voiture se soulève, assurant une forte stabilité statique (théorème de l'énergie potentielle minimale ou de Torricelli).
Le véhicule a connu trois générations de roues : des roues lenticulaires en carbone puis des roues assemblées sur la base de jantes aluminium du commerce puis des roues réalisées par Mavic, légères, résistantes, aérodynamiques et équipées de pneus sans chambre à air. Ces jantes possèdent une précision géométrique meilleure que les roues lenticulaires.
Par la suite, une étape importante a consisté à équiper le véhicule de jantes en lin, en adéquation avec la volonté de généraliser les composites végétaux.
Aérodynamique L’aérodynamique du véhicule est basée sur des essais aérodynamiques menés, à l'échelle 1, dans la grande soufflerie du CMEFE (Groupe de compétences en mécanique des fluides et procédés énergétiques) d'HEPIA, et sur des simulations de mécanique des fluides numérique. Ces campagnes ont permis la détermination des champs de pression et des vitesses autour de la voiture en fonction des angles de lacet, roulis et tangage. Le positionnement des organes a été optimisé. Elles ont également déterminé l’angle de tangage minimisant la traînée induite et améliorant l’aérodynamique générale de la voiture
Carrosserie La carrosserie existe en trois versions, l'ensemble transmission et motorisation étant identique.
Celle de biomobile, bleue et blanche, réalisée en fibres de carbone liées par de la résine fossile.
Celle de (b)mobile, représente la première étape vers le véhicule vert dont la carrosserie est réalisée en sandwich cellulose, papier et abaca ..
Un troisième véhicule, démonstrateur de technologies nouvelles, est réalisé quasiment exclusivement en matériaux verts à l'exclusion des verrières, des roues et du moteur (voir archive).. Sa carrosserie est constituée d'une peau de cellulose doublée d'abaca, renforcée par des résilles de lin liées par une bio-résine (voir archive).. Le harnais de sécurité est en lin ; le support de siège, pare-feu, support d'extincteur, passages de roues sont réalisés selon le procédé Amplitex.. Le siège est en mousse végétale recouverte de cuir. Les résines utilisées tiennent compte des propriétés attendues. Certaines pièces, très sollicitées mécaniquement comme le support des axes de roues, sont réalisées par un sandwich constitué d'une âme composite multicouche et d'une peau métallique (aluminium ou titane). Le second et le troisième véhicule sont connus sous le nom de (b)mobile qui est régulièrement exposé en Europe. La version en cours de développement en 2019 est la (c)mobile, et reprendra chaque élément végétal mis en place par l'un de ses prédécesseurs.
Châssis thumb|gauche|alt=Structure en treillis réalisée en tubes de carbone et aluminium. Il pèse 2.5 kg.|Châssis basé sur une structure en treillis, est réalisé en tubes de carbone et aluminium. Il pèse . thumb|La troisième version est équipée d'un châssis réalisé avec des tubes de lin liés par des jonctions en aluminium. Dans la première version, le châssis était réalisé en tubes d'acier à haute résistance d'une épaisseur de .