Marco Lanfrit
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En 2024, le marché des véhicules électriques connaît une inflexion marquée : après des années de forte croissance, les ventes ont chuté de plus de 32 % en août par rapport à l'année précédente. Ce ralentissement s'explique par la conjoncture économique et la réduction des aides publiques, qui pèsent sur la demande et freinent les intentions d'achat. Parallèlement, le coût élevé des véhicules électriques, en grande partie dû au prix des batteries (qui représentent 30 à 40 % du coût total), continue de constituer un obstacle majeur à leur adoption à grande échelle. Face à ces défis, les industriels cherchent à réduire les coûts de production, et la simulation numérique s'impose comme un levier clé pour gagner en compétitivité.
Dans un contexte où la souveraineté industrielle européenne est au cœur des débats, la France aspire à devenir un leader dans la production de batteries, encouragée par le plan de relance France 2030, avec la construction d'une « vallée des batteries électriques » dans le Nord de la France et l'inauguration d'une première gigafactory à Douvrin en 2023. Cependant, ces usines font face à des difficultés dans la montée en puissance de leur production, en raison notamment de défauts de production et des lenteurs dans les processus.
La simulation numérique peut aider à répondre à ces défis. En simulant virtuellement les différentes étapes de production, les fabricants peuvent limiter les essais-erreurs et optimiser leur processus de fabrication. Cet environnement virtuel leur offre la possibilité d'anticiper les résultats des ajustements de conception ou des changements dans les procédés. Ils peuvent dès lors opérer les modifications nécessaires sans passer par des tests physiques, économisant ainsi du temps et des ressources précieuses.
Un autre défi majeur pour l'industrie française des batteries est la pénurie de main-d'œuvre qualifiée. L'automatisation, facilitée par la simulation numérique, permet de pallier en partie à ce manque en déchargeant les équipes de certaines tâches complexes ou à moindre valeur ajoutée.
En outre, face à l'augmentation du coût des matières premières, exacerbée par les tensions géopolitiques mondiales, la simulation offre la possibilité d'optimiser l'utilisation des ressources, notamment des matériaux, et de tester virtuellement les ajustements nécessaires. En réduisant la dépendance aux essais physiques, les constructeurs peuvent ainsi mieux absorber les chocs économiques.
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L'augmentation de la production de batteries pose également la question de leur fin de vie. La réglementation européenne impose désormais des quotas stricts pour le recyclage des matériaux, obligeant les industriels à développer des solutions efficaces et durables pour atteindre ces objectifs. Les fabricants devront être en mesure notamment de recycler 50 % du poids des batteries lithium-ion d'ici 2025, et 70 % d'ici 2030.
En France, des initiatives comme l'AFDIB (Association Française pour le Développement de l'Industrie de la Batterie) soutiennent la création de nouvelles usines de recyclage. La simulation numérique joue un rôle clé dans cette démarche. Elle permet de modéliser le processus de fin de vie des batteries, en simulant le démontage des cellules et l'extraction des matériaux critiques, comme le lithium ou le cobalt, afin de maximiser leur réutilisation. Cette approche est essentielle pour rendre le cycle de vie des batteries plus durable et réduire l'empreinte écologique de leur production.
L'essor des jumeaux numériques, des répliques virtuelles de processus physiques alimentées par des données en temps réel, transforme également l'industrie des batteries. En intégrant des capteurs tout au long des chaînes de production, les constructeurs peuvent non seulement surveiller et ajuster la production en continu, mais aussi anticiper d'éventuelles pannes.
Couplés à l'analyse prédictive, les jumeaux numériques permettent d'identifier les dysfonctionnements avant qu'ils ne surviennent. Cette approche proactive, largement adoptée par l'industrie aéronautique, réduit les coûts de maintenance et améliore la fiabilité des processus industriels. Les jumeaux numériques sont ainsi appelés à jouer un rôle clé dans la montée en puissance des usines de batteries françaises.
Le développement des batteries dites « tout solide » est un domaine où la France espère également prendre une longueur d'avance. Ces batteries de quatrième génération offrent une meilleure sécurité, une plus grande densité énergétique et une fabrication plus rapide grâce à l'élimination de certaines étapes, telles que le séchage. La simulation numérique, en modélisant des paramètres comme la distribution des particules ou la pression de compactage, permet aux fabricants de déterminer les configurations optimales avant de construire les prototypes physiques, réduisant significativement les délais et les coûts de développement
Alors que la France ambitionne de réduire sa dépendance aux importations de batteries et de s'imposer comme un acteur majeur du secteur, la simulation numérique apparaît comme un outil incontournable. Elle permet non seulement de réduire les coûts et d'optimiser la production, mais aussi de répondre aux exigences environnementales et de recyclage imposées par les régulateurs européens. En intégrant ces technologies, les constructeurs français seront mieux préparés à affronter la concurrence mondiale et à proposer des véhicules plus abordables tout en maintenant des standards de qualité élevés.
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(*) Marco Lanfrit, ingénieur diplômé de l'Université technique de Darmstadt, est expert en simulation numérique depuis plus de 25 ans, principalement pour l'industrie automobile. Aujourd'hui Business Development Executive chez Ansys, il adapte les solutions automobiles aux besoins clients, avec un focus sur l'électromobilité, les véhicules définis par logiciel et la conduite autonome, en complément des disciplines classiques comme l'aérodynamique, les crash-tests et l'analyse thermique.
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