Des aimants sans terre rare pour alimenter les trottinettes et les pompes
Les aimants permanents sont intégrés aux moteurs électriques et transforment l’électricité en mouvement dans divers appareils, des trottinettes aux pompes à eau. Aujourd’hui, de nombreux aimants haute performance dépendent des terres rares, ce qui expose les fabricants européens aux risques d’approvisionnement et aux impacts environnementaux liés à l’exploitation minière et aux longues chaînes d’approvisionnement. Le projet PASSENGER(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a développé et piloté des aimants permanents sans terres rares basés sur des matériaux plus largement disponibles en Europe, avant de tester leurs performances dans des applications réelles. L’objectif est de développer des produits de remplacement pratiques qui répondent aux exigences du plus grand nombre possible de produits, même si une nouvelle conception est nécessaire.
Des aimants sans terres rares ont fait leurs preuves dans les trottinettes et les pompes à eau
Les poudres de ferrite améliorées de PASSENGER ont été testées dans l’électromobilité, à commencer par la refonte du moteur d’une trottinette électrique. Rodolfo Miranda, coordinateur du projet PASSENGER, explique:«Dans le cas de la trottinette électrique, bien que la conception du moteur diffère de celle d’un moteur Nd-Fe-B classique, la dernière poudre de ferrite développée par le projet PASSENGER (Ferrite P61) a atteint un rendement comparable». Il ajoute que le retard qui subsiste concerne le couple à bas régimes, où les aimants Nd-Fe-B continuent de bénéficier d’une densité de flux magnétique plus élevée. Un deuxième démonstrateur est passé du stade de prototype à celui de produit commercialisé. Rodolfo Miranda explique: «Pour les pompes à eau, nous avons pu remplacer des aimants Nd-Fe-B dans un produit commercial (Para 15-130/4-20/SC | Wilo)». La densité de flux magnétique de la ferrite étant inférieure à celle du Nd-Fe-B lié, PASSENGER a adapté les dimensions des aimants afin que des aimants plus grands puissent répondre aux mêmes exigences fonctionnelles dans la pompe.
Augmenter de la production dans des installations européennes établies
Les phases pilotes du projet ont porté sur des maillons clés de la chaîne de valeur, allant des poudres aux aimants liés et aux prototypes de rotors. Au cours des travaux, les partenaires ont produit 160 kg de MnAlC et 4 tonnes de ferrite de strontium améliorée, inaugurant la première production industrielle de MnAlC en Europe. Les partenaires industriels exploitaient des installations de fabrication existantes, de sorte que la production de poudres et de composés n’est pas devenue l’étape limitative. Les progrès dépendaient plutôt des essais d’application et des étapes nécessaires avant qu’un composant puisse être accepté dans un produit fini, notamment l’homologation par le client et l’intégration dans la conception d’un moteur. PASSENGER a également géré des questions pratiques qui affectent le déploiement. Certains projets visant à étudier en profondeur la démagnétisation par temps froid n'ont pas pu être menés à bien en raison de difficultés techniques, ce qui permet de définir les priorités pour les travaux ultérieurs lorsque les performances hivernales sont critiques.
Chaînes d’approvisionnement à plus faible impact et circuits de recyclage pratiques
L'analyse du cycle de vie de PASSENGER a révélé que les facteurs liés à la chaîne d'approvisionnement constituaient le principal avantage environnemental. Davies fait remarquer: «En résumé, le principal avantage environnemental découle de l'abandon de l'exploitation minière des terres rares et de la mise en place d'une chaîne de valeur plus courte, ancrée en Europe». C'est ce même souci de praticité qui a guidé les projets de recyclage. Pour les aimants en ferrite liés, les pièces en fin de vie et les rebuts de production peuvent être broyés mécaniquement et retraités par extrusion, avec un ajout contrôlé de matière vierge afin de garantir la qualité. Pour les aimants liés à base de MnAlC, le recyclage reste plus complexe et requiert une optimisation et des investissements industriels supplémentaires pour maintenir des propriétés stables après le retraitement. Une fois le projet achevé, la route vers les produits grand public passera par une étroite collaboration avec les constructeurs automobiles. Les aimants en terres rares des petits moteurs à haute performance restent difficiles à remplacer. Par conséquent, les prochaines étapes de PASSENGER consisteront à repenser les systèmes autour d’aimants sans terres rares, à étendre la validation à d’autres applications et à transformer les résultats du projet pilote en composants certifiés que les fabricants pourront se procurer en Europe.