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Des pneus écologiques auto-régénérateurs dits « verts » à durée de vie plus longue Agnès Poulbot et Jacques Barraud (†) finalistes du Prix de l’inventeur européen 2018

24.04.2018

in Communiqués de presse

Les deux chercheurs français sont nommés au Prix de l'Office européen des brevets (OEB) dans la catégorie « Industrie » pour leur bande de roulement de pneu aux propriétés auto-régénérantes
Cette bande de roulement rendue possible grâce à l'impression métallique 3D, améliore la performance des pneus usés et permet leur utilisation en toutes saisons jusqu'au niveau maximal d'usure tout en réduisant la consommation de carburant et les émissions de CO₂
Benoît Battistelli, Président de l'OEB: «Trouver un équilibre entre la demande de mobilité et la protection de l'environnement est un défi majeur. La technologie innovante d'Agnès Poulbot et de Jacques Barraud offre un fort potentiel de développement pour une mobilité plus durable. »

Munich, le 24 avril 2018 - Si les moteurs à combustion restent aujourd'hui indispensables au transport des hommes et des marchandises, leurs émissions polluantes représentent un risque pour la santé et ont des effets négatifs sur l'environnement. Responsables d'au moins 20 % des émissions mondiales de CO₂ liées aux activités humaines, les moteurs des véhicules (voitures, poids lourds, etc.) rejettent également de l'oxyde d'azote et des particules fines. Du moteur électrique aux carburants alternatifs, en passant par les véhicules autonomes, de nombreuses innovations vont permettre un jour au secteur des transports de réduire de manière significative son empreinte écologique. Et une invention des chercheurs français Agnès Poulbot et Jacques Barraud pourrait rendre la lutte contre les émissions atmosphériques beaucoup plus simple. La bande de roulement de pneu aux propriétés auto-régénérantes qu'ils ont conçue et brevetée, permet aux pneus des poids lourds de régénérer leur profil kilomètre après kilomètre, garantissant ainsi une adhérence et des performances constantes tout au long de la vie du pneu. Leur invention augmente non seulement la durée de vie des pneus, mais elle permet également de baisser la consommation de carburant, et donc de réduire les émissions de CO₂.

Pour cette invention remarquable, Agnès Poulbot et Jacques Barraud ont été nommés parmi les finalistes de la catégorie « Industrie » du Prix de l'inventeur européen 2018. Les lauréats de cette nouvelle édition du prix de l'innovation décerné chaque année par l'Office européen des brevets (OEB) seront annoncés lors d'une cérémonie à Paris (Saint-Germain-en-Laye), le 7 juin prochain.

« Trouver un équilibre entre la demande de mobilité et la protection de l'environnement est un défi majeur. La technologie innovante d'Agnès Poulbot et de Jacques Barraud offre un fort potentiel de développement pour une mobilité plus durable », a déclaré le Président de l'OEB, Benoît Battistelli, lors de l'annonce des finalistes du Prix de l'inventeur européen 2018. « L'innovation implique souvent de poser un regard neuf sur des problèmes familiers. C'est exactement ce que ces deux inventeurs ont fait. »

Une approche originale

Plutôt que de réinventer la roue, Agnès Poulbot, mathématicienne spécialisée en modélisation 3D au Centre de recherche & développement de Michelin, a décidé de repenser le pneu. À rebours de l'approche classique consistant à développer une unique bande de roulement, dotée d'une sculpture spécifique aux rainures plus ou moins profondes, la chercheuse a décidé de s'intéresser au cœur du pneu.

L'idée lui est venue en discutant avec un client, propriétaire d'une société de transport longue distance, qui lui avait demandé pourquoi les pneus de ses camions en partie usés avaient une meilleure performance énergétique que les pneus neufs. Les pneus de formule 1 offrent une bonne illustration de ce phénomène : ces pneus sont totalement lisses afin de maximiser l'adhérence tout en minimisant la résistance au roulement. Le problème est toutefois que s'ils sont performants par temps sec, leur adhérence se réduit considérablement sur sol mouillé. La pellicule d'eau qui s'accumule entre le pneu et la surface de la route peut entraîner un aquaplaning, et donc une perte de contrôle du véhicule dangereuse pour le conducteur.

Agnès Poulbot a expliqué à son client qu'un compromis devait être trouvé entre des rainures profondes nécessaires à l'évacuation de l'eau de la chaussée et des rainures moins profondes afin de diminuer la résistance au roulement : « Les sculptures des nouveaux pneus sont profondes [ce qui est utile pour évacuer l'eau sur sol mouillé], mais elles les rendent plus flexibles et ils se déforment plus facilement, ce qui augmente leur résistance au roulement. Lorsque la profondeur des sculptures diminue avec l'usure du pneu, la bande de roulement devient moins flexible et sa performance augmente ».

Cette réflexion l'a entrainé à se demander si elle ne pouvait pas essayer de concevoir un pneu avec plusieurs bandes de roulement dotées de sculptures peu profondes posées les unes sur les autres.

Le résultat, obtenu à la suite de calculs complexes et une rigoureuse modélisation informatique, a été un pneu constitué d'une stratification verticale de sculptures. Au montage, seule la première couche est visible. Au fil des kilomètres, la bande de roulement s'use et révèle une seconde bande pourvue d'arêtes et de sculptures spécialement positionnées. Lorsque cette deuxième couche s'use, une troisième apparaît. Le pneu « s'auto-régénère » en s'usant et la bande de roulement est optimisée pour réduire au maximum la perte d'énergie et la résistance au roulement et proposer les meilleures performances tout au long de la vie du produit.

Ce concept atypique a nécessité également des méthodes de production spécifiques. Avec Jacques Barraud, décédé en 2016, et senior expert en conception et production de pneus pour poids lourds, Agnès Poulbot a créé un moule spécifique pour façonner les sculptures des bandes de roulement en 3 dimensions et permettre leur production en série pour équiper des flottes entières de poids lourds.

Des pneus auto-régénérants labellisés AAA

Les pneus auto-régénérants créés par Agnès Poulbot et Jacques Barraud ont une résistance au roulement très basse et permettent une meilleure efficacité énergétique des véhicules qu'ils équipent. Et moins un véhicule consomme de carburant, moins il dégage de polluants atmosphériques - or la Commission européenne estime qu'à eux seuls, les poids lourds sont responsables d'un quart environ des émissions de CO₂ dues au transport routier et de 5 % de toutes les émissions européennes de gaz à effet de serre. Ensemble, les bus, les voitures, les véhicules utilitaires et les poids lourds émettent près de 20 % des émissions de CO₂ liées à l'activité humaine en Europe, ce qui est proche de la moyenne mondiale.

L'utilisation de pneus basse résistance au roulement est un moyen de réduire ces émissions. Grâce à un label sur les pneumatiques introduit en 2012, l'UE incite les fabricants à améliorer la qualité de leurs pneus. Michelin, qui a baptisé sa bande de roulement auto-régénérante Regenion^TM, estime qu'un véhicule dont les pneus sont équipés de cette technologie rejette 3 724 kg de CO₂ en moins qu'un véhicule équipé de pneus ancienne génération. Agnès Poulbot estime que si tous les pneus Michelin PL en Europe étaient dotés de cette technologie, cela permettrait d'éviter chaque année l'équivalent d'un mois d'émissions de CO₂ d'une ville comme Paris. L'entreprise a également calculé que grâce au concept de la bande de roulement auto-régénérante, qui permet de parcourir davantage de km avec les mêmes pneus, les transporteurs routiers allongeraient la durée de vie de leurs pneus de 15 à 20 %.

La bande de roulement conçue grâce à l'impression métallique 3D a été commercialisée dans différentes gammes de pneus pour poids lourds dès 2013 et dès 2016 pour les véhicules particuliers. Dans le label pneumatique de l'UE, tous ces modèles arborent un triple A, ce qui signifie qu'ils ont la meilleure efficacité énergétique et la meilleure distance de freinage sur sol mouillé. De plus, ces pneus aident à réduire la pollution sonore, car leur bruit de roulement est moins élevé que le maximum autorisé par le régulateur depuis 2016.

Les innovations vertes ont le vent en poupe

Si les avancées dans le développement de pneus et la science des matériaux sont plus rarement mises en avant que celles réalisées dans d'autres spécialités du secteur des transports, ces deux domaines n'en sont pas moins le terreau de nombreuses innovations. Le brevet d'Agnès Poulbot et de Jacques Barraud vient compléter le vaste portefeuille de brevets de Michelin. En effet, le groupe est régulièrement dans le peloton de tête des principaux déposants français de brevets européens et fait partie des leaders dans le secteur des transports. Depuis toujours, le groupe attache une grande importance à l'investissement en R&D, et son premier dépôt de brevet remonte à 1891. Cet ancrage de la R&D dans l'ADN du groupe a permis à Michelin de devenir l'un des plus grands fabricants de pneumatiques au monde.

En 2017, quelque 170 000 pneus Michelin étaient dotés de l'invention d'Agnès Poulbot et de Jacques Barraud. L'entreprise estime qu'elle en vendra 670 000 pneumatiques PL d'ici 2019, soit 15 % du total de ses ventes de pneus poids lourds. D'ici 2022, Michelin souhaite passer à 30 % du total.

Dans sa dernière analyse, le bureau d'études Smithers Rapra a calculé que le marché des pneus poids lourds pesait quelque 91 milliards d'euros et devrait afficher une croissance de près de 3,5 % par an au cours des dix prochaines années. Par ailleurs, il estime que la demande pour des pneus plus écologiques devrait augmenter en raison d'une législation toujours plus stricte et de la pression qu'elle exercera sur les constructeurs automobiles.

Passionnée de casse-têtes logiques

Née à Paris en 1967, Agnès Poulbot a fait des études de mathématiques et d'informatique à Grenoble. Après un doctorat en mathématiques appliquées obtenu à l'université de Grenoble en 1993, elle a rejoint le CEA (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives) et contribué au développement d'un algorithme de reconstruction d'image utilisé en tomographie médicale. Elle a rejoint Michelin en 1996 et est aujourd'hui senior expert en pré-développement et recherche avancée dans le domaine de la conception de pneus poids lourds et bus pour le marché européen. Mère de cinq enfants, elle aime résoudre des casse-têtes logiques en famille.

Jacques Barraud est né à Cholet en 1958. Il a rejoint Michelin en 1979 et y a travaillé comme ingénieur, formateur et responsable de projet. Il est décédé en 2016. Il a été le tuteur d'Agnès Poulbot à ses débuts chez Michelin en 1996. Ensemble, ils ont consacré quatre ans au développement de la bande de roulement 3D auto-régénérante et participaient régulièrement à des courses à pied organisées aux alentours de Clermont-Ferrand, lieu d'implantation du Centre de recherche et développement de Michelin.

Ressources additionnelles

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Les mathématiques au service de l'innovation

De plus en plus d'inventions reposent sur des mathématiques complexes. Plusieurs nominés ou finalistes des précédentes éditions du Prix l'attestent. Notamment les lauréats de la catégorie « Recherche » du Prix de l'inventeur européen 2017, une équipe internationale à l'origine de techniques de modulation utilisées pour les signaux de « Galileo », prochaine génération de système de navigation par satellite. Mais également celles de Joan Daemen et Pierre-Yvan Liardet, qui ont inventé un procédé fiable et sécurisé pour le cryptage des cartes à puce (finalistes de la catégorie « Industrie » du Prix 2016) et de Carles Puente, qui a développé de puissantes antennes indispensables à l'internet mobile, basées sur les principes de la géométrie fractale (finaliste de la catégorie « PME » du Prix 2014).