La fibre de carbone, qu'est-ce que c'est, avenir et application dans la voiture

El monde de la voiture il subit une intense évolution, une évolution qui l'oriente principalement vers l'efficacité. La de fibres de carbone, également connu sous le nom de CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), est l'un des matériaux qui fait le plus parler, de plus en plus utilisé dans les voitures de série, et pas seulement dans les voitures de sport hautes performances. Son arrivée sur le marché sera massive dans les années à venir, il faut donc savoir ce qu'est la fibre de carbone.

Nous devons savoir ce que beaucoup décrivent comme le matériau du futur, c'est-à-dire qu'il répond à bon nombre des exigences que les constructeurs recherchent dans la construction de nouvelles voitures. D'une manière générale, la fibre de carbone permet réduire le poids tout en augmentant la rigidité de quelques morceaux. Pour cette raison, de plus en plus de fabricants parient sur son arrivée dans la rue, mais pas avant un grand nombre de désagréments pour un matériau encore cher et compliqué à produire.

Qu'est-ce que la fibre de carbone ?

La fibre de carbone, en tant que telle, est un matériau relativement simple à comprendre, mais pas à produire. C'est un matériau composé d'atomes de carbone qui forment fibres très fines, 5 à 10 microns, moins que le diamètre d'un cheveu humain. Ces fibres sont tressées ensemble de manière à créer des fils très résistants et légers. Ces threads sont ceux qui se joignent généralement à des centaines d'autres threads pour créer le tissus en fibre de carbone qui sera le matériau de base de la pièce à construire.

Ce tissu, en tant que tel, n'est pas adapté pour créer les pièces solides dont vous avez besoin, par exemple, le châssis en fibre de carbone d'une voiture, ni une simple pièce rigide vraiment. Il nécessite un processus plus élaboré qui consiste à créer les pièces à partir de moules où est placé le tissu de fibres. Est est traité avec une série de résines thermodurcissables (c'est la méthode la plus utilisée) qui, grâce à un procédé sous vide, élimine l'air, adapte le tissu au moule et compacte les résines. Ainsi, une fois sec, nous avons déjà un morceau de fibre de carbone. Non seulement la méthode de la pression et du vide est utilisée, mais c'est la plus répandue à l'usage que nous connaissons aujourd'hui. La pièce doit continuer à être traitée en limant les bords voire en peignant ou en protégeant si nécessaire.

L'origine de la fibre de carbone

La fibre de carbone ou CFRP a, comme tous les matériaux, une origine, malgré le fait que sa connaissance de masse ait été relativement proche. Ses premières apparitions remontent à la fin du XIXe siècle, avec l'apparition de la lampe à incandescence à filament de carbone. Mais bien sûr, ce n'était pas la fibre de carbone que nous connaissons aujourd'hui. Pour cela il faut avancer dans le calendrier et remonter au milieu du siècle dernier.

Ses premières applications utiles ont été dans le monde de l'aviation, étant toujours un matériau largement utilisé dans ce domaine. Mais voyant leurs résultats, le monde de course automobile s'est intéressé au nouveau matériel, et depuis lors, il n'a fait qu'augmenter. Il suffit de voir l'élite du sport automobile, la Formule 1, comment elle abuse de la fibre de carbone, non seulement pour la légèreté et la durabilité, mais aussi pour la sécurité.

application dans les voitures

La fibre de carbone ou CFRP est de plus en plus appliquée au monde des tramways, étant l'un des matériaux que nous voyons le plus dans les versions récentes. Pour les fabricants, il est extrêmement intéressant en raison de ses propriétés car il est plus solide que l'acier et plus solide que l'aluminium. De plus, il ne porte pas les mêmes problèmes de durabilité, comme la corrosion des métaux.

Dans les tramways, il est utilisé dans différentes parties. Certaines pièces en carbone ne sont que des garnitures, que ce soit pour les coques de rétroviseurs ou les inserts intérieurs. Le gain de poids n'est pas si important. D'autre part, certains modèles utilisent ce matériau pour remplacer les panneaux de carrosserie, comme le capot moteur, le toit, ou des éléments aérodynamiques comme les becquets. Le poids dans ces cas est radicalement modifié.

L'une des dernières évolutions de l'application de la fibre de carbone dans les tramways est liée aux éléments internes. Les châssis en fibre de carbone ou avec des pièces en fibre de carbone sont déjà une réalité dans la gamme de certains constructeurs, et pas forcément parmi les voitures de sport. Cette application devrait être plus large à l'avenir et devrait également évoluer vers de nouveaux éléments tels que les bras de suspension ou le faux-châssis.

jantes en fibre de carbone

Una de las últimas aplicaciones de la fibra de carbono o Carbon Fiber Reinforced Plastic en coches de calle ha sido en las llantas. Ford, con su Shelby Mustang GT350R, es el primer fabricante en ofrecer jantes en fibre de carbone dans une voiture de grande série. Il est vrai que Koenigsegg, dans certaines de ses voitures de sport, le proposait déjà. Pas en vain, la Mustang est d'une plus grande production, bien que également limitée, et d'un prix bien inférieur.

Ford, allié à la société spécialisée Révolution du carbone, offre des roues plus légères et plus résistantes que celles en aluminium. Ford affirme qu'ils sont plus résistant contre les bordures que ceux en aluminium, mais ils sont également plus légers, ce qui réduit les masses non suspendues. A tel point que Ford, en les plaçant dans la Mustang, dit avoir dû recalibrer le châssis compte tenu des nouvelles réactions des roues.

Avantages et inconvénients

La fibre de carbone, en tant que telle, présente des avantages et des inconvénients. En commençant par le premier, les avantages, le plus connu de tous est le légèreté. Justement, la fibre de carbone, étant si résistante, ce qui est une autre de ses vertus, nous permet d'utiliser une quantité de matière moindre pour la même résistance dont aurait besoin une pièce métallique. En utilisant moins de matière, et comme il est de faible densité, il permet d'économiser quelques kilos qui seront soustraits au calcul global.

D'autre part, c'est aussi un matériau résistant aux agents extérieurs. Logiquement, la fibre de carbone est traitée avec des résines et des vernis résistants, mais elle a l'avantage, par exemple par rapport à une pièce métallique, de ne pas présenter de corrosion. module élasticité contre les pièces métalliques est également supérieure. Face aux variations de température, il conserve également sa forme.

Les inconvénients, sinon le principal inconvénient, c'est le prix. C'est un matériau qui compliqué à faire, en plus de nécessiter un processus de production encore long qui ne correspond pas aux exigences de production actuelles. D'autre part, en utilisant les résines thermodurcissables largement utilisées, c'est un matériau difficile à recycler. A l'avenir, avec l'utilisation de résines thermoplastiques, ce point sera plus simple et plus réalisable. Enfin, la fibre de carbone est un bon conducteur d'électricité.

aussi pour décorer

La fibre de carbone est plus utilisée pour la décoration que pour une fonction vraiment utile aujourd'hui. Oui c'est vrai que le voitures de haute performance, sans compter la concurrence où la demande est utile et moins esthétique, ils profitent de plus de clarté et de simplicité de la fibre de carbone pour augmenter la rigidité et réduire le poids. À l'heure actuelle, il existe peu de voitures de route avec un châssis en fibre de carbone, et celles qui le font peuvent généralement se permettre un prix plus élevé. À titre d'exemple, nous avons la BMW i3, qui sans être sportive utilise un châssis en carbone.

Mais ne confondez pas la fibre de carbone qui peut aller dans le châssis, ou des éléments qui demandent vraiment légèreté et résistance, avec lesquels elle ne sert qu'à décorer. En fait, à de nombreuses reprises, pour ce dernier type, il est plus courant d'utiliser des morceaux de fibre de verre, moins cher, avec un tissu en fibre de carbone sur le dessus pour décorer. C'est le cas, par exemple, d'une multitude de moulures qui peuplent les intérieurs. C'est quelque chose que l'on pourrait aussi trouver, par exemple, dans des boîtiers de rétroviseurs ou certains appendices aérodynamiques. Les vinyles en fibre de carbone ne font que l'imiter.

Quel avenir a-t-il ?

La fibre de carbone, bien qu'actuellement coûteuse pour les fabricants, est l'un des matériaux les plus attachants pour une industrie qui rechercher une efficacité maximale. Sa légèreté permet à la voiture dans son ensemble d'être moins lourde et, par conséquent, il n'est pas nécessaire d'utiliser une mécanique plus grande et une consommation plus élevée. À leur tour, ces mécanismes plus petits entraînent également un poids inférieur.

L'avenir de la fibre de carbone ou CFRP dans le monde automobile est assuré, encore plus lorsqu'il est atteint mettre en œuvre l'utilisation de résines thermoplastiques, qui sera la grande avancée en la matière. Sa production sera plus rapide, on en produira plus et, par conséquent, le prix diminuera. Par conséquent, la fibre de carbone finira par se démocratiser. Comme nous l'avons déjà mentionné, avec cette technique de résine thermoplastique, le recyclage sera également plus facile, ce qui est vital dans le monde automobile.

De même, les constructeurs automobiles performants ont vu à quel point la fibre de carbone était bénéfique pour leurs créations. Sa rigidité permet également de créer châssis plus rigide qui profitent au fonctionnement des suspensions. Nous avons déjà vu dans certains cas de voitures de sport pas trop chères comment ces deux avantages se confondent, comme dans l'Alfa Roméo 4C.

Maintenant BMW est l'un des constructeurs qui a le plus avancé son processus de conversion à la fibre de carbone, et vend déjà deux véhicules avec un châssis en carbone : les BMW i3 et i8. Les accords de collaboration Avec les constructeurs spécialisés, ils donnent une pause économique à ce matériau qui, dans un horizon d'environ 5 à 10 ans, devrait toucher plus largement les automobiles de masse.

Actuellement, le aciers à haute résistance pour créer des corps plus légers. Comme il s'agit d'un matériau plus résistant que l'acier conventionnel, on peut en utiliser moins pour obtenir la même rigidité. Avec moins de matière le poids de l'ensemble est allégé. Le CFRP devrait être la prochaine étape dans la construction de châssis et de carrosseries de véhicules, remplaçant presque complètement les pièces métalliques. La fibre de carbone et l'aluminium sont actuellement utilisés dans différentes pièces pour réduire le poids, comme dans l'Alfa Romeo 4C susmentionnée.