Le rôle de la fibre de carbone dans l'industrie automobile
Qu'il s'agisse d'améliorer un produit existant ou de concevoir un produit entièrement nouveau, la sélection d'un matériau de carrosserie automobile est une étape très importante pour un constructeur automobile,
Les composites sont la deuxième plus grande classe de matériaux après les métaux ferreux et les alliages (68 % du poids du véhicule) et ont un large éventail d'applications dans l'industrie automobile. Les plastiques sont utilisés dans les composants intérieurs, les ensembles de portes et de sièges et représentent environ 50 % des véhicules utilitaires. L'utilisation des plastiques a évolué au fil du temps, et les premiers plastiques ont été utilisés en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques, de leur excellente apparence, de leur auto-coloration, etc. Mais maintenant, les plastiques sont principalement utilisés dans les automobiles, représentant environ 10-15 % de le poids total de la voiture, en raison de leur légèreté, de leur durabilité, de leur robustesse, de leur conception flexible, de leur résistance à la corrosion, de leurs hautes performances et de leur faible coût.
La dernière technologie de matériaux composites offre des avantages significatifs par rapport aux matériaux conventionnels de l'industrie automobile. Aujourd'hui, les composites sont un matériau prometteur pour de nombreuses applications. Les composites plastiques renforcés de fibres sont des matériaux plus légers qui offrent un large éventail d'avantages à l'industrie automobile en raison de leur faible densité et de leur énergie potentielle pour réduire le poids des véhicules. Les composites sont des substituts idéaux pour les structures métalliques qui absorbent l'énergie d'impact dans les applications véhiculaires et militaires en raison de l'amélioration des caractéristiques de performance d'impact, des capacités d'absorption d'énergie, de la légèreté et de la résistance à la corrosion. Une excellente résistance à la corrosion et d'autres propriétés chimiques peuvent aider les fabricants à prolonger la durée de vie des composants individuels et des véhicules entiers. Les améliorations apportées à la conception des véhicules, l'évolution des exigences réglementaires, l'accent mis sur la durabilité et l'utilisation de matériaux légers dans les véhicules ont entraîné une croissance considérable des composants en plastique dans l'industrie automobile. Les plastiques peuvent être moulés dans des géométries complexes à partir de matières premières renouvelables et avoir une variété de polymères, ce qui les rend faciles à remplacer en plusieurs parties et plus faciles à intégrer dans des accessoires intégrés. L'augmentation de l'utilisation des plastiques et de son application dans les composants extérieurs et intérieurs des véhicules est illustrée dans le graphique.
La fibre de carbone fait référence à un matériau composé d'atomes de carbone disposés en cristaux allongés et tissés dans un tissu. Le tissu combiné à la résine époxy peut être façonné dans presque toutes les formes qui ne peuvent pas être construites avec des matériaux traditionnels, de sorte que l'industrie automobile a commencé à utiliser la fibre de carbone pour créer des composants solides et légers pour augmenter la vitesse, améliorer l'aérodynamisme et l'efficacité énergétique. Le plastique renforcé de fibre de carbone (CFRP) est un matériau composite durable, léger et coûteux, mais lorsqu'il est utilisé pour fabriquer un corps, il est plus de 50 % plus léger qu'un corps en acier et 30 % plus léger qu'un corps en aluminium. Il présente plusieurs avantages par rapport aux métaux traditionnels, sa résistance à la traction, sa légèreté, sa résistance chimique, sa résistance aux hautes températures et sa faible dilatation thermique, ce qui le rend adapté aux applications nécessitant des structures porteuses. Il produit des formes et des pièces complexes. La fabricabilité et la haute résistance à la traction et à la compression La force du CFRP fait du CFRP un remplacement potentiel des matériaux traditionnels tels que l'acier dans de nombreuses applications, telles que les panneaux de carrosserie, la suspension, la direction, les freins (carbure de silicium renforcé de fibre de carbone) et d'autres accessoires. Le CFRP est encore principalement utilisé pour les éléments non structurels et décoratifs, mais au cours de la dernière décennie, il y a eu des progrès significatifs dans les applications structurelles et a le potentiel de fabriquer des structures de châssis, des pare-chocs, des supports de moteur, des panneaux de toit, des ailes arrière, un capot et une structure de raidisseur. .
Comme le montre la figure, en 2012, l'industrie automobile représentait 5 % de l'utilisation mondiale de fibres de carbone (2 150 tonnes) et a continué de croître au cours des années suivantes. La raison en est que les changements dans la législation et les préférences des consommateurs obligent les constructeurs automobiles à utiliser la fibre de carbone pour produire des véhicules légers qui consomment efficacement du carburant et émettent moins de carbone lors de leur utilisation. Selon les prévisions du marché mondial du CRP en 2013, les applications de fibre de carbone dans l'industrie automobile devraient croître d'environ 34 % par an, pour atteindre près de 23 000 tonnes d'ici 2020.
Les matériaux composites ont le potentiel et d'excellentes possibilités pour la production de composants et de structures automobiles légers. Les plastiques renforcés de fibres de carbone (CFRP), qui ont des propriétés directement liées aux besoins de l'industrie automobile, ont déjà un impact, qui les utilise également pour fabriquer des structures de carrosserie et d'autres composants automobiles. Alors que les plastiques et les composites peuvent faire partie d'une solution majeure pour les constructeurs automobiles, les coûts de traitement de ces fibres sont trop élevés, et la recherche pour produire des fibres et des composites à faible coût a suscité l'intérêt de l'industrie, ce qui a conduit au développement de composants majeurs de carrosserie de véhicule. . Il est possible d'utiliser la fibre à moyenne et grande échelle. Aide à réduire le poids et à améliorer l'efficacité énergétique du véhicule.
