QU’EST-CE QUE LA FIBRE DE CARBONE ET COMMENT L’OBTIENT-ON ?
La fibre de carbone, également appelée filament de graphite, est un matériau synthétique renforcé, ultra-léger et extrêmement résistant, inventé au début des années 1960.
Sa fabrication nécessite un processus lent, et les matières premières de départ peuvent varier. En général, la composition voit un tissage de filaments de carbone maintenus en place et protégés par une résine.
APPLICATION, AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DE LA TECHNOLOGIE DES FIBRES DE CARBONE
Grâce à ses caractéristiques mécaniques, telles que la légèreté, la résistance, la rigidité et la capacité de flexion, la fibre de carbone est l’un des matériaux composites les plus innovants. Sa structure lui permet également une grande flexibilité et adaptabilité pour différents marchés, secteurs et utilisations.
Parmi les avantages dus aux qualités et aux performances des feuilles de carbone, il existe des inconvénients qui concernent principalement le facteur économique. En effet, la production et la transformation de la fibre de carbone nécessitent une intensité énergétique importante sur une période prolongée, ce qui entraîne une augmentation proportionnelle du coût final du produit fini.
LES PROCESSUS MIS EN ŒUVRE PAR SVECOM
Dans le but de maximiser les performances mécaniques et la légèreté, Svecom P.E. a créé une unité commerciale, Svecom Carbon Fiber, qui combine l’expérience accumulée pendant 50 ans dans la fabrication d’arbres expansibles avec les avantages de l’utilisation de la fibre de carbone.
Le processus comprend une nouvelle usine de production qui permet de fabriquer des tubes aux caractéristiques mécaniques différentes pour la construction d’arbres à rouleaux.
Les tubes, selon les spécifications du client, peuvent être fabriqués à l’aide de deux technologies, l’enroulement filamentaire et le bobinage.
Filament winding
Il s’agit d’un procédé dans lequel des fibres de carbone imprégnées de résine sont enroulées sur un mandrin (moule), qui définit les dimensions finales de la pièce.
Les caractéristiques mécaniques souhaitées du tube sont réalisées par la tension et l’angle d’enroulement donnés aux fibres.
Le processus se termine par la polymérisation (durcissement) de la résine dans un four à température contrôlée et le retrait du ou des mandrins d’enroulement des fibres de carbone.
Avantages et propriétés
Les avantages de l’utilisation de cette technologie sont les suivants :
- Grande liberté d’orientation des fibres
- Processus hautement automatisé et reproductible
- Possibilité de fabriquer des tubes même de grande taille
Les propriétés des fibres de carbone, telles qu’une dureté et une résistance à la traction élevées, un faible poids, une résistance chimique élevée, une tolérance aux températures élevées et une faible dilatation thermique, permettent à ce matériau d’être très utile dans la production de arbres à réglettes en fibre de carbone.
Roll wrapping
Ce procédé consiste à enrouler sur le mandrin des feuilles de fibres de carbone, préalablement découpées et stockées à -18°C, préimprégnés de résine (prepreg).
La superposition (ou stratification) de différents préimprégnés, avec une orientation appropriée, donne à la pièce finale les caractéristiques mécaniques souhaitées.
Avant la polymérisation de la résine dans le four, l’enroulement sous haute tension de rubans plastiques spéciaux assure un compactage maximal de la pièce.
Avantages et propriétés
Les avantages de l’utilisation de ce procédé technologique permettent de
- Maintenir un rapport fibre/résine précis et uniforme
- Obtenir une rigidité axiale maximale grâce à la possibilité de disposer les fibres à 0 degré,
- Produire un artefact préimprégné avec différents types de fibres,
- Améliorer l’état de surface grâce à la possibilité de rectifier.
Pour produire ce type de traitement, les atomes de carbone sont liés ensemble dans des cristaux alignés parallèlement le long de l’axe de la fibre, qui reçoit de cet alignement un rapport résistance/volume élevé la rendant plus forte pour sa taille.