La fibre de carbone peut-elle être recyclée ?

L'un des principaux avantages de l'utilisation de pièces en fibre de carbone dans les avions et les voitures est que le poids léger de la fibre de carbone rend ces véhicules plus économes en carburant. Le poids global inférieur nécessite moins d'énergie pour les déplacer, donc moins de carburant est nécessaire pour les amener à leur destination.

Alors que les pièces en fibre de carbone sont durables et ont une résistance à la traction élevée, elles finissent par s'user et doivent être remplacées. De plus, la production de pièces en fibre de carbone produit des déchets de fibre de carbone. Étant donné que la fibre de carbone peut être coûteuse à produire, les pièces en fin de vie et les déchets de production peuvent-ils être recyclés ?

Continuez votre lecture pour découvrir comment nous pouvons réutiliser et recycler les déchets de fibre de carbone.

Les défis du recyclage de la fibre de carbone

La fibre de carbone est extrêmement durable, mais son recyclage n'est pas aussi facile qu'il y paraît. Les processus qui produisent des déchets de fibres de carbone lors de la production de pièces peuvent endommager les fibres. Cependant, on estime que 30 % de la fibre de carbone produite finit sous forme de déchets pendant la production. Il est donc important de trouver des moyens de recycler et de réutiliser ces déchets pour rendre la fibre de carbone plus durable et abordable.

De plus, pour les pièces en fin de vie, la fibre de carbone bloquée à l'intérieur de la résine nécessite un processus pour retirer la résine et extraire la fibre. Souvent, ces processus utilisent des produits chimiques agressifs pour dissoudre la résine ou des températures élevées pour la faire fondre, ce qui nécessite beaucoup d'énergie. Et tandis que la fibre est recyclée, la résine retirée est un déchet.

Procédés de recyclage de la fibre de carbone

Les développements dans le recyclage de la fibre de carbone tournent autour de la réduction du temps et de l'énergie consacrés au processus. Le plus souvent, la fibre de carbone est récupérée des pièces en fin de vie en utilisant l'un des deux procédés suivants :

• Pyrolyse ou chaleur élevée qui brûle la résine durcie
• La solvolyse, ou un solvant est utilisé pour dissoudre la résine durcie

La solvolyse est également une méthode utilisée sur les déchets préimprégnés non durcis, ou la fibre de carbone qui est tissée avec une matrice d'un polymère thermodurcissable qui ne nécessite aucune résine supplémentaire pour le durcissement. La solvolyse dissout le polymère non durci et la fibre peut être réutilisée.

Les problèmes avec la pyrolyse sont que la résine est gaspillée et qu'elle nécessite beaucoup d'énergie pour fonctionner. De plus, la pyrolyse et la solvolyse ont commencé comme des processus par lots, où le processus est effectué après la production en petites quantités. Il est préférable de recycler par lots que de ne pas recycler du tout ; cependant, les processus par lots sont généralement plus coûteux que les processus en ligne. Il s'agit d'un recyclage qui peut être effectué dans le cadre du processus de production normal, et qui permet de gagner du temps et d'être rentable.

La solvolyse est un candidat de choix pour le recyclage en ligne de la fibre de carbone, et le développement de résines avec des capacités de recyclage à l'esprit laisse également la possibilité de recycler la résine. Certaines entreprises développent une résine destinée à être réutilisée, de sorte que la solution de monomère de la résine peut réellement dissoudre la résine durcie dans un état liquide et récurable.

Pourquoi la fibre de carbone recyclée (rCF) peut-elle être utilisée ?

Bien que l'intégrité de la fibre de carbone récupérée ne soit pas compromise, les fibres recyclées ont tendance à être duveteuses et moins denses que les fibres vierges, il est donc difficile de les « retisser » dans les feuilles de fibre de carbone auxquelles nous sommes habitués.

Moulage par injection et impression 3D rCF

Les fibres recyclées peuvent être transformées en granulés denses, ce qui est courant dans le moulage par injection de fibre de carbone. Le moulage par injection avec des granulés de fibre de carbone se fait déjà avec des fibres vierges, mais l'utilisation de fibres recyclées permet d'obtenir le même produit final de manière écologique et à moindre coût.

Les filaments d'impression 3D peuvent également utiliser le rCF. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un filament de fibre de carbone complet, les fibres recyclées peuvent être mélangées avec des filaments ABS traditionnels pour renforcer le produit final.

Tissu rCF non tissé

Le tissu en fibre de carbone tissé est élégant et accrocheur, mais les fibres recyclées ne peuvent pas être retissées. Cela ne signifie pas qu'ils ne peuvent pas être utilisés pour créer des tissus en fibre de carbone. Les tissus rCF ne sont pas aussi élégants que les fibres tissées, mais ils sont toujours utiles pour les processus utilisant actuellement des fibres tissées vierges. Les fibres peuvent toujours être alignées pour plus de solidité et disposées dans différentes directions pour répondre aux besoins du projet.

Réparation des produits de consommation en fibre de carbone

La fibre de carbone peut sembler difficile à réparer lorsqu'elle se casse. Contrairement au métal, il ne peut pas être simplement soudé. Cependant, la fibre de carbone est réparable. L'industrie aérospatiale répare assez régulièrement les pièces en fibre de carbone, et les voitures et les camions avec des pièces en fibre de carbone peuvent être réparés à la suite d'un accident, tant que les dommages ne font pas du véhicule une perte totale.

Les réparations en fibre de carbone nécessitent une expertise, il n'est donc pas conseillé d'effectuer une réparation de bricolage sur des pièces de véhicule en fibre de carbone, des cadres de vélo ou d'autres produits de consommation qui devront supporter un poids nu. Cependant, réparer une pièce en fibre de carbone lorsque cela est possible prolonge la durée de vie du produit et coûte moins cher que de le remplacer.

Le développement de procédés pour recycler et réparer la fibre de carbone est important pour la durabilité et la réduction des déchets de fibre de carbone. Le recyclage et la réutilisation correcte de la fibre de carbone n'affecte pas sa résistance, ce qui la rend utilisable à la place des fibres vierges dans certains cas.

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