La fibre de carbone dans les applications aérospatiales

L'aérospatiale est une industrie pleine de changement et d'innovation. Les ingénieurs aérospatiaux se sont efforcés de rendre les vols plus sûrs et plus durables, ce qui a conduit à l'utilisation de matériaux composites en fibre de carbone dans les avions, les hélicoptères et même les navettes spatiales.

La fibre de carbone est un matériau composé d'atomes de carbone disposés en cristaux longs et minces. La disposition de ces cristaux rend la fibre de carbone extrêmement résistante pour son épaisseur, qui est inférieure à celle d'un cheveu humain. La fibre de carbone combinée à l'époxy crée un matériau composite solide et léger qui est largement utilisé dans de nombreuses industries.

Avantages de la fibre de carbone dans l'aérospatiale

La fibre de carbone est un matériau unique qui peut être moulé avec de l'époxy dans presque toutes les formes, y compris des formes qui ne peuvent pas être obtenues avec des métaux, ou sans souder plusieurs pièces ensemble et créer des points faibles. Pour cette raison, la fibre de carbone est un matériau polyvalent à utiliser dans l'aérospatiale, des sièges aux cadres. Mais pourquoi utiliser des composites en fibre de carbone dans l'aérospatiale ? Voici quelques-uns des avantages de la fibre de carbone lorsqu'il s'agit d'applications dans l'aérospatiale :

Léger

L'un des plus grands avantages de la fibre de carbone pour les applications aérospatiales est peut-être sa légèreté. Le poids dans l'aérospatiale est important car il joue un rôle majeur dans la consommation de carburant. Plus un avion, un hélicoptère ou une navette spatiale est léger, moins il faut de carburant pour le faire décoller. De plus, les avions plus légers peuvent voyager plus loin avec moins de carburant, ce qui signifie moins ou pas d'arrêts de ravitaillement. La consommation de carburant est un facteur extrêmement important dans les coûts ainsi que la conscience environnementale.

Durable

Le rapport résistance/poids de la fibre de carbone est étonnant. Il a une résistance à la traction élevée, ce qui signifie qu'il est incroyablement résistant à la rupture sous tension. Dans l'aérospatiale, les composants en fibre de carbone peuvent aider à améliorer la capacité de survie en cas d'accident.

Composés hybrides métalliques

Un inconvénient de la fibre de carbone dans l'aérospatiale est qu'elle n'est pas conductrice; c'est-à-dire qu'il ne conduit pas l'électricité. Les avions sont souvent soumis à des coups de foudre, de sorte que leurs coques extérieures doivent être capables de conduire l'électricité afin de dissiper l'électricité des coups de foudre et de protéger toute personne à l'intérieur du plan. Actuellement, la fibre de carbone peut être incorporée dans un fil métallique conducteur, une feuille et un treillis pour aider à la conductivité. Cependant, de nouvelles applications impliquant des matériaux composites hybrides sont en cours de développement pour rendre la fibre de carbone conductrice sans compromettre d'autres avantages.

Résistant à la corrosion

Lorsque certains métaux entrent en contact, ils peuvent se corroder. La fibre de carbone ne provoque pas de corrosion au contact des métaux ou elle-même. Cela signifie que l'utilisation de la fibre de carbone dans l'aérospatiale peut améliorer la longévité des pièces métalliques.

Résistant aux produits chimiques

La fibre de carbone est également assez résistante à l'exposition aux produits chimiques. Il ne s'affaiblira pas, ne se corrodera pas et ne se désintégrera pas comme les autres matériaux lorsqu'il est exposé à des produits chimiques puissants.

Résistant à la température

La plupart des métaux se dilatent et se contractent en fonction de la température de l'environnement dans lequel ils se trouvent. Dans l'aérospatiale, les pièces métalliques sont soumises à des changements de température extrêmement drastiques en quelques minutes lors du décollage et de l'atterrissage. Les composites tels que la fibre de carbone ne se dilatent et ne se contractent pas aussi considérablement lorsqu'ils sont soumis à des changements de température rapides, ce qui les rend plus durables que les métaux.

Pièces en fibre de carbone dans l'aérospatiale

De nos jours, les différents matériaux composites constituent environ 40 % des avions modernes. Mais où utilisons-nous des composites en fibre de carbone dans les avions ?

La fibre de carbone a été utilisée presque partout dans les avions, notamment les avions. Par exemple, l'avion de passagers Boeing 787 Dreamliner est composé à 50 % de matériau composite en poids, la plupart des matériaux composites étant un stratifié de fibre de carbone ou un sandwich de fibre de carbone. Les matériaux en fibre de carbone constituent le fuselage, ou corps principal, de l'avion, ainsi que des parties des ailes et de la queue. Boeing souligne qu'en plus de l'efficacité énergétique, l'utilisation de carbone et d'autres matériaux composites permet moins d'entretien car ils ne se corrodent pas et ne se fatiguent pas comme le font les métaux. Moins de maintenance signifie plus de temps de vol, ce qui rend les avions en fibre de carbone plus rentables.

La fibre de carbone est également utilisée pour remplacer les pièces métalliques des hélicoptères, telles que les pales et la queue du rotor. Il est également appliqué aux boîtiers d'instruments, aux portes et aux composants intérieurs tels que les sièges. Bien que l'utilisation de la fibre de carbone de manière plus petite puisse sembler ne pas faire une grande différence, la différence de poids peut s'accumuler lorsque des matériaux plus lourds sont retirés. De plus, en raison de la résistance de la fibre de carbone à la corrosion et à la fatigue, son utilisation pour les boîtiers d'instruments prolonge l'utilisation de ces instruments et les protège des dommages.

Solutions de coulée de fibre de carbone de PCMI

Un obstacle à la fibre de carbone est souvent son coût. Cependant, PCMI Manufacturing propose des procédés de moulage de fibre de carbone uniques utilisant des matériaux à moindre coût et des cycles plus rapides. En moyenne, notre processus permet de réaliser des économies de 20 à 30 % par rapport aux méthodes de production conventionnelles.

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