Tissages en fibre de carbone : qu'est-ce que c'est et pourquoi les utiliser ?

Si vous vous êtes déjà demandé pourquoi un morceau de fibre de carbone pouvait être différent d'un autre morceau de fibre de carbone, vous n'êtes pas seul. La fibre de carbone se décline en de nombreux tissages différents et chacun sert un objectif différent, et ce n'est pas seulement cosmétique.

Feuille de fibre de carbone Armure toile Armure à carreaux Armure sergé

Les fibres de carbone sont fabriquées à partir de précurseurs tels que le polyacrylonitrile (PAN) et la rayonne. Les fibres précurseurs sont traitées chimiquement, chauffées et étirées, puis carbonisées, pour créer des fibres à haute résistance. Ces fibres, ou filaments, sont ensuite regroupées en câbles identifiés par le nombre de filaments de carbone qu'ils contiennent. Les cotes de remorquage courantes sont 3k, 6k, 12k et 15k. Le "k" fait référence à un millier, donc un câble de 3k est composé de 3,000 filaments de carbone. Un câble standard de 3 000 k a généralement une largeur de 0,125 pouce, ce qui représente beaucoup de fibres dans un petit espace. Un câble de 6 k contient 6 000 filaments de carbone, un 12 k contient 12 000 filaments, Ce grand nombre de fibres à haute résistance regroupées est ce qui fait de la fibre de carbone un matériau aussi résistant.

Fibre de carbone tissée

La fibre de carbone se présente généralement sous la forme d'un tissu tissé, ce qui facilite le travail et peut donner une résistance structurelle supplémentaire en fonction de l'application. Pour cette raison, il existe de nombreux tissages différents utilisés pour le tissu en fibre de carbone. Les plus courants sont Plain, Twill et Harness Satin, et nous entrerons plus en détail pour chacun.

Tissage uni

Une feuille de fibre de carbone à armure toile semble symétrique avec une petite apparence de style damier. Dans ce tissage, les câbles sont tissés selon un motif dessus/dessous. Le court espace entre les entrelacs confère au tissage uni une grande stabilité. La stabilité des tissus est la capacité d'un tissu à maintenir son angle de tissage et l'orientation de ses fibres. En raison de ce haut niveau de stabilité, le uni n'est pas bien adapté aux couches aux contours complexes, il ne sera pas aussi souple que certains des autres tissages. Généralement, les tissus à armure toile conviennent aux feuilles plates, aux tubes et aux courbes 2D.

Diagramme en fibre de carbone à armure toile

Un inconvénient de ce motif de tissage est le sertissage dur (l'angle que fait la fibre lorsqu'elle est tissée, voir ci-dessous) dans les câbles en raison de la courte distance entre les entrelacs. Le sertissage dur peut créer des concentrations de contraintes qui peuvent affaiblir la pièce au fil du temps.

Feuille de fibre de carbone de schéma de sertissage à armure toile

Tissage Sergé

Le sergé sert de pont entre une armure toile et les armures de satin dont nous parlerons ensuite. Le sergé a une bonne souplesse et peut former des contours complexes, et il est meilleur pour maintenir la stabilité de son tissu qu'un tissage satiné de harnais, mais pas aussi bon qu'un tissage uni. Si vous suivez un brin de remorquage dans une armure sergée, il passe sur un nombre défini de remorquages, puis sous le même nombre de remorquages. Le motif dessus/dessous crée un aspect de pointe de flèche diagonale, connu sous le nom de "ligne de sergé". La distance plus longue entre les entrelacs de câble signifie moins de sertissages par rapport à un tissage uni et moins de concentrations de contraintes potentielles.

Le sergé 2 × 2 est probablement le tissage en fibre de carbone le plus reconnaissable de l'industrie. Il est utilisé dans de nombreuses applications cosmétiques et décoratives, mais possède également une grande fonctionnalité, il a à la fois une formabilité modérée et une stabilité modérée. Comme le nom 2×2 l'indique, chaque remorquage passera sur 2 remorquages ​​puis sous 2 remorquages. De même, le 4×4 Twill passera sur 4 remorquages ​​puis sous 4 remorquages. Il a un peu plus de formabilité que le sergé 2 × 2, car le tissage n'est pas aussi serré, mais il aura également moins de stabilité.

Harnais Satin Tisse

Le tissage satin a été conçu il y a des milliers d'années pour fabriquer des tissus en soie avec d'excellentes qualités de drapé, tout en ayant un aspect lisse et sans couture. Pour les composites, cette drapabilité signifie qu'il peut facilement former et envelopper des contours complexes. Parce que le tissu est si formable, il a, dans l'attente, une faible stabilité. Les tissages de satin de harnais courants sont le satin de harnais 4 (4HS), le satin de harnais 5 (5HS) et le satin de harnais 8 (8HS). Au fur et à mesure que vous augmentez le nombre de tissages satin, la formabilité augmentera et la stabilité du tissu diminuera.

Remorquage étalé vs remorquage standard

Le matériau de remorquage étalé peut être un bon compromis entre l'utilisation d'un matériau unidirectionnel et d'un matériau tissé standard. Au fur et à mesure qu'un câble de fibres se tisse de haut en bas pour créer un tissu, la résistance est réduite en raison du sertissage du câble. Au fur et à mesure que vous augmentez le nombre de filaments dans un câble standard, de 3k à 6k par exemple, le câble devient plus gros (plus épais) et l'angle de sertissage devient plus dur. Une façon d'éviter cela est de répartir les filaments dans un remorquage plus large, c'est ce qu'on appelle un remorquage étalé et il y a quelques ben

efits gagnés en faisant cela.

diagramme de sertissage de tissage de remorquage étendu feuille de fibre de carbone

Le câble étalé offre un angle de sertissage plus petit qu'un tissage de câble standard et peut réduire les défauts de croisement en augmentant la douceur. Un angle de sertissage inférieur se traduira par une plus grande résistance. Le matériau de remorquage étalé est également plus facile à travailler que le matériau unidirectionnel et a toujours une prévention raisonnablement bonne de la traction des fibres.