Des vélos performants et élégants grâce au carbone Quand technique et esthétique ne font qu'un

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L'industrie du sport et des loisirs sportifs est devenue une grande consommatrice de matériaux composites. Leur utilisation permet d'améliorer les performances des équipements tout autant que leur aspect visuel, ce qui les rend d'autant plus attrayant pour les utilisateurs.

Le vélo électrique, dont la part de marché est en augmentation depuis plusieurs années, est un parfait exemple de l'utilisation de matériaux composites dans cette optique double de performances et d'esthétisme. Nous avons pu en discuter avec Nick Balla, Head of Product Management - Model Year chez Flyer AG. L'entreprise développe, fabrique et commercialise les e-bikes premium Flyer. Pionnière de l'e-bike depuis le début des années 90, l'expérience et le savoir-faire de l'entreprise la placent comme leader du marché des e-bikes en Suisse. Elle emploie environ 200 personnes sur son site de Huttwil et a une capacité de production de 400 e-bikes par jour.

Comment est organisée l'entreprise et quel est le rôle d'un Product Manager ?

N. Balla : En ce qui concerne le côté technique, une partie des employés travaillent en ingénierie et développement, tandis qu'une autre partie est affectée à l'assemblage des vélos électriques. À cause de la crise sanitaire, les employés qui travaillent dans les bureaux sont depuis le mois de septembre en télétravail. Le but premier est de protéger la production, qui fonctionne à l'heure actuelle relativement normalement, tout en suivant les consignes sanitaires en vigueur. Les Product Managers et leurs équipes s'occupent de tous les points qui se situent entre la fin du développement et la commercialisation d'un vélo. Nous nous occupons de la création de spécifications pour nos sous-traitants pour la fabrication des différentes pièces, du suivi de test de ces pièces ou des prototypes de vélos, de vérifier la conformité de nos produits avec les règlementations en vue d'obtenir leur certification.

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Comment fonctionne le développement de nouvelles pièces, comme le cadre par exemple ?

N. Balla : Le développement des cadres est effectué en interne, et une équipe lui est dédié. En effet, depuis quelques années, le cadre est devenu un point clé du développement global, principalement à cause de l'importance grandissante de ce qu'on appelle l'intégration. Par là on parle du fait que jusqu'à récemment, les batteries et les moteurs des vélos électriques étaient visibles, alors que maintenant, en utilisant un composite en fibre de carbone, on peut les cacher dans le cadre du vélo. Cela demande un travail d'ingénierie important.

Pour quelles raisons vous êtes-vous tourné vers ce matériau ? Les vélos électriques étant réputés pour être relativement lourds, était-ce simplement une question de poids ?

N. Balla : Nous partons du principe que réduire le poids de nos vélos est un facteur important, néanmoins il faut voir que ce n'est pas la principale inquiétude dans l'industrie du vélo électrique. Nous ne fabriquons pas de vélos de course, cas dans lequel la problématique du poids est un enjeu central. Même les plus légers de nos vélos pèsent toujours environ 25 kg, principalement à cause du moteur et de la batterie. Alors bien entendu l'utilisation de carbone pour le cadre nous permet de gagner en poids, ce qui n'est jamais négligeable, mais elle nous permet surtout une grande créativité et flexibilité de design. Nous pouvons ainsi créer des cadres incroyablement solides avec un design élégant, tout en restant compétitif en termes de poids.

L'esthétique a donc une importance grandissante dans votre domaine ?

N. Balla : Nous avons en effet des attentes de la part de nos clients de ce côté. Les vélos électriques peuvent s'avérer relativement chers, ceux dont le cadre est en carbone principalement, et nos clients attendent à la fois un vélo fonctionnel et performant, mais également un beau vélo. Et c'est le gros avantage qu'offre l'utilisation du carbone dans l'industrie des e-bikes. Le cadre n'étant alors pas le facteur de poids prépondérant, nous pouvons nous octroyer la liberté de le fabriquer un peu plus lourd, si ce poids additionnel nous permet d'obtenir des caractéristiques mécaniques améliorées et un design raffiné. Cette possibilité n'existe pas avec les cadres tubulaires en métal par exemple.

Utilisez-vous du carbone ou d'autres matériaux composites pour la fabrication d'autres composants que le cadre ?

N. Balla : Actuellement nous n'utilisons que des composites de carbone, et uniquement sur quelques composants. Néanmoins, son importance est grandissante. Plusieurs de nos projets de développement se concentrent sur l'utilisation de fibre de carbone, et la plupart de nos nouveautés 2020, comme notre nouveau vélo de montagne, en comprend.

Si le carbone offre tant d'avantages, pourquoi certains vélos ont-ils toujours un cadre en métal ?

N. Balla : Le carbone présente en effet de nombreux avantages : poids, possibilités quasi illimitées de design… Et le rapport solidité/poids offert par ce matériau est énorme comparé à celui de l'aluminium ou de l'acier. Pour un même poids disponible, le carbone va permettre d'obtenir un cadre bien plus solide et futuriste. Mais il y a aussi quelques points freinant à l'utilisation du carbone. C'est un matériau qui confère une extrême solidité, certes, mais il faut en prendre soin. Prenez par exemple un vélo de ville, qui va être garé en extérieur, sous la pluie, au soleil, il va peut-être tomber, d'autres vélos vont venir s'appuyer dessus... Une telle utilisation n'est pas optimale pour un cadre en carbone, qui va alors être impacté et rayé à outrance et donc s'abîmer plus rapidement. La plupart de nos vélos à cadre métallique sont donc les vélos de ville et les vélos d'entrée de gamme. Je pense que ça sera le cas encore un certain temps, pour la raison citée précédemment, mais aussi pour une question de prix. Remplacer les cadres des vélos d'entrée de gamme par des cadres en carbone entraînerait une hausse non négligeable des prix, ce qui n'est pas dans l'intérêt des utilisateurs de ce genre de produits.

Vous avez parlé précédemment de votre nouveau vélo de montagne avec cadre en carbone : quels étaient les défis liés à sa réalisation ?

N. Balla : Pour l'Uproc 6, nous avons utilisé les caractéristiques du carbone à notre avantage : n'étant pas contraints par une perte de poids, nous nous sommes concentrés sur la solidité et le design, tout en ayant un cadre que l'on peut toujours qualifier de léger. Quand on parle de vélo de montagne, le défi principal est l'imprévisibilité des impacts : impacts de pierre, de branches, ornières, chutes, intempéries… potentiellement le pire qu'on puisse faire à un cadre en carbone ! Nous ne pouvons pas contrôler la manière dont le cycliste va utiliser son vélo, mais nous pouvons le dessiner pour qu'il soit suffisamment solide pour survivre à une telle utilisation et assurer la sécurité du cycliste. C'est pour cela que le développement d'un cadre peut prendre jusqu'à deux ans, il y a beaucoup d'ingénierie derrière.

Vous disposez d'une usine sur site à Huttwil, qu'y est-il fait exactement ?

N. Balla : Tout l'assemblage de nos vélos est fait en Suisse dans cette usine. Nous sommes convaincus de l'importance de ce point, et avons investi en 2020 dans l'extension de notre ligne de montage. Pour ce qui touche à la fabrication, la plupart de nos partenaires sont à l'étranger. Nos cadres en carbone, par exemple, sont fabriqués en Chine, chez un partenaire spécialisé avec lequel nous travaillons depuis de nombreuses années. Nous leur fournissons les spécifications et les modèle 3D, à partir desquels ils fabriquent le moule puis les cadres.

Pour quelles raisons avez-vous peu de partenaires technologiques en Suisse en ce qui concerne la fabrication ?

N. Balla : La majorité de nos composants provient de l'étranger, principalement d'Asie, mais également d'Europe. Seulement quelques pièces proviennent de partenaires en Suisse. Et cela n'est pas une question de prix, mais ce dont nous avons besoin n'est tout simplement pas disponible ici. Alors évidemment, il existe de petites entreprises de niche qui produisent des composants très spécifiques en petites quantités, mais prenons les freins par exemple : les freins à disque hydrauliques qui équipent maintenant la plupart de nos vélos sont fabriqués au Japon, à Taïwan ou en Allemagne. De nos jours, un vélo est un produit de l'économie globale. Les pièces proviennent du monde entier, et garantir le fonctionnement de ces partenariats pour obtenir les pièces de la meilleure qualité possible représente une grande partie de notre travail. Les entreprises avec lesquelles nous travaillons sont expertes dans leur domaine. C'est ainsi que nous pouvons obtenir les meilleurs produits possibles. Pour reprendre le cas du cadre en carbone, tout le développement, l'ingénierie, se fait en Suisse. La fabrication est faite chez notre partenaire en Chine, comme une partie des tests. Les cadres sont également testés par une entité indépendante en Allemagne, ainsi qu'ici en Suisse, où ils sont assemblés avec les autres pièces du vélo.

Comment est fabriqué ce cadre en carbone ?

N. Balla : La production de pièces en composite de carbone exige beaucoup de travail, et d'autant plus pour des pièces complexes comme notre dernier cadre dans lequel s'intègre la batterie. Je pense que la plupart des gens ne se rendent pas compte de la quantité d'heures et de compétences nécessaire à sa fabrication. Dire simplement que le cadre sort d'un moule en Chine est une manière bien trop simpliste de parler de ce processus. Si mon souvenir est bon, il a fallu environ 60 jours rien que pour fabriquer le moule qui sert à fabriquer le cadre du Uproc 6. Il a été réalisé à la main par ajouts successifs de couches, et contient de nombreux petits détails. C'est une industrie de précision. Chaque demi-moule fait la taille d'une Europalette. Il faut utiliser une grue pour le déplacer, comme pour le rentrer et le sortir du four.

Rencontrez-vous plus de problème de fabrication qu'avec les cadres en métal ?

N. Balla : Je ne dirais pas qu'on en rencontre plus, je dirais simplement qu'ils sont différents. On se heurte aux problèmes liés à l'utilisation de carbone, peu importe le domaine industriel : délamination, problème de collage à l'interface avec les inserts en aluminium, ce genre de choses. La fabrication d'un cadre en carbone prend un peu plus de temps que celle d'un cadre en aluminium, mais les avantages finaux sont tels que le travail en vaut la peine.

Que testez-vous sur un cadre en carbone ?

N. Balla : Une fois le moule terminé et le premier cadre fabriqué, nous effectuons des tests préliminaires pour vérifier l'intégrité du cadre et ses principales caractéristiques, par des tests de vibrations et de chocs par exemple. Nos ingénieurs sont en général sur place pour superviser cette étape. Cela nous permet de faire des ajustements si nécessaire. La sortie du moule du premier cadre une pierre angulaire dans le projet, mais c'est loin d'en être la fin ! C'est le moment le plus stressant d'un certain point de vue, car quand on travaille sur des designs complexes, il y a régulièrement des surprises. Il est déjà arrivé que nous soyons complètement à côté de ce que nous espérions en termes de performances, mais aussi que nous ayons des résultats encore meilleurs qu'attendu ! Il est important de tester le prototype avant de lancer la production, et nos plannings prennent toujours en compte l'implémentation de corrections. Des tests sont également effectués par une entité indépendante spécialisée dans les tests pour l'industrie du vélo. Nous effectuons aussi des tests aux rayons X et des test destructifs si besoin. Avec nos produits nous devons répondre aux normes de sécurité en vigueur. Tous nos composants et nos assemblages sont testés en conséquence, et même à un niveau bien supérieur à celui requis qui correspond souvent à un minimum plutôt qu'à une gamme premium. Et puis il y a aussi les tests utilisateurs en condition réelles des prototypes. Le but est bien évidemment de vérifier si les performances attendues sont atteintes, mais aussi de vérifier que l'expérience utilisateur est celle que nous voulons offrir à nos clients. Nos vélos sont testés par des anciens athlètes qui sont en mesure de nous aider à la fois sur le côté technique et le côté sensations. De manière générale, nos clients doivent se sentir à l'aise sur leur vélo, un vélo performant mais inconfortable ne sert à rien. Que ce soit en ville ou à la montagne, nos clients doivent avoir envie de prendre leur vélo plutôt que le bus.

En parlant de transport en commun, peut-on dire que vous êtes plutôt du bon côté de la crise sanitaire ?

N. Balla : En effet. Notre entreprise a certes été confrontée à des difficultés en 2020, mais nous en sortons néanmoins gagnants. C'est assez étrange à dire car cela peut paraître déplacé dans le contexte économique actuel. Mais la crise sanitaire a été bénéfique pour l'industrie du vélo. L'envie d'éviter les transports en communs, celle de se mettre à une activité physique, l'impossibilité de voyager : les classes sociales qui disposent de revenus disponibles pour les loisirs se sont tournées vers le vélo, et nous avons vu une claire augmentation de nos chiffres en 2020.

L'avenir du vélo semble brillant, qu'en est-il de celui des matériaux composites dans l'industrie du vélo ?

N. Balla : Nous travaillons actuellement sur différents projets liés à l'utilisation de carbone là où il n'a jusqu'à présent pas encore été utilisé. Je ne peux pas rentrer dans les détails, mais dans notre cas, cela a plus à voir avec l'intégration et l'esthétique qu'avec le poids. C'est la tendance actuelle de développement des marques de vélos électriques premium. Notre meilleur exemple actuel d'intégration est d'avoir pu complètement cacher la batterie Bosch de 625 Wh et le moteur dans le cadre de l'Uproc 6, et cela uniquement grâce à l'utilisation du carbone ! Le carbone, c'est un peu comme un diagramme de Venn, dans lequel on pourrait piocher les caractéristiques dont on a besoin. Je pense que quel que soit le domaine industriel ou le produit, ce matériau vaut la peine d'être considéré. En tous cas, il est clair pour moi que le carbone est et va rester indispensable aux nouveaux développements dans notre industrie. MSM

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