Plastique renforcé de fibres de carbone (CFRP)

CFRP

Les plastiques renforcés de fibre de carbone (CFRP) sont utilisés depuis longtemps dans les voitures de course hautes performances. Cependant, le coût ainsi que le temps de fabrication des composants ont rendu le CFRP prohibitif pour les applications grand public. Mais cela est en train de changer.

Fort et léger

Les pièces en plastique renforcé de carbone peuvent absorber douze fois plus d'énergie que l'acier, améliorant ainsi la sécurité. Le CFRP est cinquante fois plus léger que l'acier et trente fois plus léger que l'aluminium, ce qui rend une voiture construite à partir de celui-ci beaucoup plus économe en carburant. Ainsi, les émissions de gaz à effet de serre sont réduites. BMW s'appuie sur la « cellule passagers » pour ses voitures i8 et i3 pour combler le fossé entre les voitures de course de Formule 1 et l'utilisation de véhicules grand public haut de gamme.

50 miles par gallon d'ici 2025

Les normes établies par la National Highway and Traffic Safety Administration ainsi que par l'Environmental Protection Agency des États-Unis exigent que d'ici 2025, les automobiles doivent atteindre plus de 50 miles par gallon.

Temps de cycle rapides

Des temps de cycle rapides et une résistance prévisible sont nécessaires pour qu'un PRFC soit adapté à un composant automobile. Ces pièces comprennent non seulement des pièces telles que des panneaux, des protections de pare-chocs et des tableaux de bord, mais également des pièces sous le capot. Et aujourd'hui, un tableau de bord peut être fait aussi vite qu'un pot à lait peut l'être.

Fibre de verre hachée remplie de résine

Depuis les années 1950, l'industrie automobile utilise de la fibre de verre hachée remplie de résine pour renforcer les pièces automobiles en plastique. Actuellement, en utilisant de la fibre de verre et un logiciel de CAO, il est possible de construire des carters d'huile sous la carrosserie remplis de verre répondant aux normes strictes d'un camion SUV. Et ce avec la rapidité nécessaire pour répondre aux exigences économiques. Mais il y a une nouvelle révolution dans la résine chargée de fibres. Il s'agit de fibre de carbone remplie de plastique moulable par injection. C'est beaucoup plus fort que la résine remplie de verre et pèse beaucoup moins.

Propriétés du plastique renforcé de fibre de carbone

• Le CFRP est conducteur. Cela peut être un plus ou un moins. Par exemple, l'industrie des services publics exige que de nombreux produits soient fabriqués avec des fibres de verre, car le verre est un isolant. Les échelles sont en fibre de verre.
• Le CFRP pèse moins que la fibre de verre.
• Et bien que le CFRP pèse moins, il est plus solide et plus rigide que les composites en fibre de verre. Comparée aux métaux, une pièce en PRFC de résistance égale à l'acier pèsera 1/5e de ce métal. Et une pièce en aluminium pèsera 1,5 fois plus qu'une pièce en PRFC comparable avec la même résistance.
• Coût :le CFRP est actuellement très cher.

Utilisations des plastiques renforcés de fibres de carbone

• Automobile :en 2019, GM a introduit une caisse de camion solide en fibre de carbone pour son pick-up Sierra Denali. Les pièces sous le capot sont également en CFRP.
• Articles de sport :en raison de sa légèreté et de sa résistance, il est utilisé pour fabriquer des manches de golf, des skis, des planches à neige, des raquettes, des cannes à pêche, des bâtons de hockey, des battes, des casques et des vélos ainsi que de nombreuses autres utilisations dans les articles de sport.
• Pales d'éolienne :la résistance et la rigidité du CFRP permettent des pales d'éolienne plus minces, plus longues, plus légères et plus solides. Les pales résultantes sont plus efficaces sur le plan aérodynamique. Ainsi, les lames en CFRP offrent un coût énergétique inférieur.
• Aéronautique :l'Airbus A350 XWB est composé à 52 % de CFRP, y compris les longerons d'aile et les composants du fuselage, tandis que le Boeing 787 Dreamliner a un rapport de poids de 50 % CFRP. L'Airbus A380 est doté d'un caisson de voilure central en CFRP lui permettant d'avoir une section transversale d'aile aux contours lisses. Cette section transversale à écoulement continu permet une efficacité aérodynamique améliorée. Spaceship One a même été fabriqué avec des composants CFRP.
• Médical :le CFRP est radiotransparent, ce qui signifie qu'il est transparent aux rayons X et apparaît en noir sur les images radiographiques. Il est utilisé dans les structures d'imagerie pour soutenir les membres.
• Militaire :l'armée utilise le CFRP pour les plates-formes et les structures des systèmes de fusées et de lanceurs. Il est utilisé pour fabriquer des composants pour les transports militaires et les infrastructures militaires telles qu'un hôpital de campagne. Ce matériau est également utilisé dans les casques de protection et autres équipements personnels réduisant le poids sans sacrifier la résistance. Même les avions et les missiles ont des composants CFRP dans leur construction.