À Aix-la-Chapelle, les chercheurs du laboratoire PEM (Power Electronics and Machines) de la RWTH Aachen, l’une des principales universités techniques d’Allemagne, développent une nouvelle génération de moteurs électriques capables de fonctionner sans terres rares. Baptisé NAFTech, ce projet vise à concevoir un moteur de traction compact, performant et industrialisable, en supprimant totalement les aimants à base de néodyme ou de dysprosium. Les objectifs sont multiples : réduire les coûts de production, sécuriser les approvisionnements en matériaux critiques et diminuer l’impact environnemental.
Pourquoi vouloir supprimer les terres rares ?
Aujourd’hui, la majorité des véhicules électriques utilisent des moteurs dits « à aimants permanents ». Le problème, c’est que ces aimants sont fabriqués à partir de terres rares, aimants qui permettent au moteur d’obtenir une excellente puissance dans un volume réduit.
Ce choix technologique pose plusieurs problèmes :
- Les terres rares sont coûteuses et leur prix peut fluctuer fortement en fonction des tensions géopolitiques et de la demande mondiale. Le néodyme ou le dysprosium, utilisés dans les aimants des moteurs électriques, ont connu des hausses spectaculaires ces dernières années.
- Leur extraction est concentrée dans quelques régions du monde, ce qui crée une dépendance géopolitique forte. Aujourd’hui, elle est principalement localisée en Chine, qui assure près de 70 % de la production mondiale et contrôle l’immense majorité des capacités de raffinage.
- La production des terres rares nécessite l’extraction de grandes quantités de minerai et un raffinage chimique complexe. Ces procédés peuvent générer des déchets toxiques et des résidus polluants s’ils ne sont pas strictement encadrés.
Pour les constructeurs et les équipementiers, cela représente un risque industriel. C’est précisément ce que le projet NAFTech cherche à contourner.
Côté financement, on apprend que ce projet est financé sur deux ans par le ministère fédéral allemand de l’Économie, un investissement qui semble pertinent puisque le programme ambitionne de proposer une alternative crédible, adaptée à la production en série.
Un moteur différent, et sans aimants
Plutôt que d’utiliser des aimants permanents, l’équipe de la RWTH Aachen travaille sur une architecture appelée machine synchrone à réluctance à flux axial. Une appellation complexe, mais alors concrètement, qu’est-ce que ça change ?
Dans un moteur classique à aimants, le champ magnétique est généré par ces aimants intégrés au rotor. Dans la solution développée par NAFTech, le rotor ne contient ni aimant ni bobinage. Le couple (la force de rotation) est produit grâce à la forme même du rotor et à la manière dont le champ magnétique circule à l’intérieur du moteur. C’est donc la géométrie et l’électronique de contrôle qui remplacent les aimants.
Les avantages sont nombreux :
- Moins de dépendance à des matériaux critiques.
- Réduction des coûts liés aux matières premières.
- Meilleure stabilité industrielle à long terme.
D’après les estimations des chercheurs allemands, cette approche pourrait réduire jusqu’à 50 % les coûts matériaux par rapport à un moteur à aimants.
Un enjeu industriel avant tout
Au-delà de la technologie, NAFTech met l’accent sur un point essentiel : la fabrication en grande série. Les moteurs à flux axial sont encore peu répandus dans l’automobile car leur production reste complexe. L’objectif du projet est donc d’intégrer dès le départ les contraintes industrielles : simplifier l’architecture, maîtriser les tolérances de fabrication et développer des procédés compatibles avec des volumes élevés.
L’idée est de proposer une solution exploitable non seulement par les grands groupes, mais aussi par des PME et équipementiers plus modestes, souvent plus sensibles aux variations de prix des matières premières.
Mais quand on parle de moteur de véhicule, on pense principalement à un usage pour véhicule particulier. Pour ce projet, le laboratoire PEM travaille déjà sur l’électrification des véhicules utilitaires et poids lourds. Un moteur sans aimants, robuste et moins dépendant des marchés internationaux, pourrait représenter une solution pertinente pour ces segments.
NAFTech, une étape clé pour l’industrie électrique européenne
RWTH Aachen ne se limite pas à un simple exercice de laboratoire. Le projet s’inscrit dans une stratégie plus large déjà engagée avec FEV pour développer des motorisations « rare-earth-free » performantes et modulaires.
L’enjeu est multiple : réduire les coûts matières et sécuriser les approvisionnements face à la volatilité des terres rares, assurer des performances comparables à celles des moteurs à aimants permanents pour des véhicules légers, utilitaires et poids lourds, préparer l’industrie à une production en série accessible aux grands groupes comme aux PME européennes, et réduire l’impact écologique en limitant le recours à l’extraction et au raffinage des métaux rares.
Si NAFTech atteint ses objectifs, il pourrait devenir une alternative sérieuse aux moteurs actuels, contribuant à rendre la chaîne de valeur des e-moteurs plus verte, plus stable et plus stratégique pour l’Europe.
