Fibre de carbone

Fibre de carbone : tissus, rubans et gaines pour composites techniques

La fibre de carbone est un renfort technique particulièrement recherché pour son excellent rapport entre rigidité, résistance mécanique et faible poids. Associée à une résine adaptée, elle permet de fabriquer des pièces composites performantes destinées au nautisme, à l'automobile, au sport, au modélisme, à l'industrie et à de nombreuses réalisations techniques.

Quai West Composites propose plusieurs formes de renforts carbone afin d'adapter le produit à la géométrie et aux contraintes de la pièce : tissus en fibre de carbone, rubans carbone et chaussettes ou gaines en fibre de carbone.

Fibre de carbone, tissu carbone et composite carbone : quelle différence ?

Ces trois termes sont souvent utilisés ensemble mais ne désignent pas exactement la même chose :

• Fibre de carbone : filament constituant le renfort ;
• Tissu carbone : textile obtenu à partir de fibres organisées par tissage ou orientation ;
• Composite carbone : matériau final obtenu après association du renfort carbone avec une matrice, généralement une résine thermodurcissable compatible.

La fibre de carbone n'est donc pas à elle seule une pièce composite terminée. Les propriétés finales dépendent également de la résine utilisée, du nombre de couches, de l'orientation des fibres, du taux d'imprégnation et du procédé de fabrication.

Pourquoi utiliser de la fibre de carbone ?

La fibre de carbone est principalement choisie lorsque le poids et la rigidité constituent des critères importants. Elle permet de réaliser des structures légères tout en apportant un renforcement mécanique élevé dans les directions correspondant à l'orientation des fibres.

Elle peut notamment être utilisée pour :

• la fabrication de pièces composites légères et rigides ;
• le renforcement de structures existantes ;
• les pièces de nautisme et de compétition ;
• les composants automobiles ou sportifs ;
• les panneaux, tubes, carénages et pièces techniques ;
• certaines réalisations où l'aspect visuel du carbone est également recherché.

Tissus en fibre de carbone

Les tissus en fibre de carbone permettent de réaliser des stratifications sur des surfaces relativement importantes et constituent la forme de renfort la plus courante pour la fabrication de pièces carbone.

Notre gamme comprend notamment :

• un tissu sergé carbone 200 g/m² en largeur 1250 mm ;
• un tissu biaxial carbone 210 g/m² en largeur 1270 mm.

Ces deux constructions répondent à des objectifs différents : le sergé est particulièrement apprécié pour son drapage et son aspect visuel, tandis que le biaxial est davantage orienté vers le contrôle des propriétés mécaniques selon des directions définies.

→ Découvrir nos tissus en fibre de carbone

Tissu carbone sergé : esthétique et conformabilité

Le tissu carbone sergé présente un motif diagonal caractéristique. Cette construction est souvent choisie lorsque l'on recherche à la fois un bon comportement au drapage et un aspect carbone régulier pour une pièce visible.

Le sergé peut notamment être utilisé pour des carénages, pièces automobiles, éléments nautiques, composants sportifs, panneaux et différentes réalisations composites apparentes.

L'aspect final dépend néanmoins fortement de la qualité du moule ou du support, de la résine et du procédé de stratification.

Tissu carbone biaxial : renforcement selon deux axes

Le tissu biaxial carbone est constitué de fibres orientées selon deux directions principales. Cette construction permet d'adapter la structure du stratifié aux efforts que la pièce doit supporter.

Le biaxial est particulièrement intéressant pour les pièces techniques, panneaux et renforts structurels lorsque l'orientation des fibres constitue un paramètre important de la conception.

Il ne faut donc pas choisir un tissu uniquement selon son grammage : l'orientation des fibres est au moins aussi importante que la quantité de carbone utilisée.

Rubans en fibre de carbone

Les rubans carbone permettent de renforcer une zone précise sans utiliser un tissu de grande largeur sur toute la surface de la pièce.

Quai West Composites propose notamment plusieurs rubans unidirectionnels carbone, un ruban carbone/verre ainsi qu'un ruban bordé.

Les rubans unidirectionnels concentrent principalement les fibres dans un axe et sont donc particulièrement adaptés lorsque l'on souhaite renforcer une ligne d'effort, un longeron, une bordure ou une zone localisée.

→ Découvrir nos rubans en fibre de carbone

Fibre de carbone unidirectionnelle : renforcer dans un axe précis

Un renfort carbone unidirectionnel concentre l'essentiel de ses fibres dans une direction principale. Il permet donc d'exploiter efficacement les performances du carbone lorsque la direction principale des efforts est connue.

Cette architecture est particulièrement adaptée aux renforts localisés, longerons, poutres, profils et pièces soumises à des efforts principalement orientés.

Pour être efficace, le ruban doit être positionné dans la direction correspondant au renforcement recherché. Un mauvais alignement des fibres peut réduire fortement l'intérêt mécanique du renfort.

Chaussette et gaine en fibre de carbone

La chaussette en fibre de carbone, également appelée gaine carbone, est destinée aux formes tubulaires ou cylindriques. Sa construction permet d'épouser la géométrie d'un tube ou d'une pièce ronde sans avoir à réaliser de nombreux raccords avec un tissu plat.

Quai West Composites propose cette gaine carbone en plusieurs diamètres : 30, 50 et 80 mm.

Elle peut notamment être utilisée pour le renforcement ou la fabrication de tubes, manches, profils cylindriques et autres pièces de forme tubulaire.

→ Découvrir nos chaussettes en fibre de carbone

Tissu carbone ou fibre de verre : lequel choisir ?

Le choix entre fibre de carbone et fibre de verre dépend du niveau de performance recherché, du poids acceptable et du budget du projet.

• Fibre de verre : économique, polyvalente et adaptée à de très nombreuses stratifications et réparations ;
• Fibre de carbone : privilégiée lorsqu'un rapport rigidité/poids élevé et une réduction de masse sont recherchés ;
• Carbone + verre : certaines constructions hybrides peuvent permettre d'adapter les propriétés ou le coût d'un renforcement localisé.

Pour les applications où le coût et la polyvalence sont prioritaires, consultez notre gamme de tissus et renforts en fibre de verre.

Carbone ou carbone-aramide ?

Le carbone est principalement recherché pour sa rigidité et sa faible masse. Les renforts carbone-aramide associent quant à eux deux familles de fibres complémentaires afin de combiner certaines propriétés mécaniques du carbone avec les caractéristiques de résistance aux impacts de l'aramide.

Le choix dépend donc de la nature des efforts auxquels la pièce sera soumise et des performances recherchées.

Quelle résine utiliser avec la fibre de carbone ?

Le choix de la matrice est essentiel pour obtenir un composite carbone performant. La résine époxy est largement utilisée avec la fibre de carbone pour les pièces techniques et les stratifications nécessitant de bonnes propriétés mécaniques et d'adhérence.

Selon l'application et le niveau de performance recherché, d'autres systèmes peuvent également être envisagés, notamment certaines résines vinylester ou résines polyester.

Le choix ne doit cependant pas être effectué uniquement sur le prix de la résine. La compatibilité avec le renfort, les performances mécaniques, le procédé de fabrication et l'environnement final de la pièce doivent être pris en compte.

Comment réussir une stratification carbone ?

La qualité d'une pièce carbone dépend autant du renfort que de sa mise en œuvre. Avant de préparer la résine, il est conseillé de découper les tissus ou rubans et de définir précisément leur orientation.

• Préparer le support ou le moule avant le mélange de la résine ;
• découper proprement le carbone afin de limiter l'effilochage et les pertes ;
• respecter l'orientation des fibres prévue pour la pièce ;
• imprégner correctement le tissu avec la quantité de résine nécessaire ;
• limiter les poches d'air par un débullage ou un procédé adapté ;
• respecter les conditions de polymérisation du système de résine.

Quel grammage de tissu carbone choisir ?

Le grammage exprimé en g/m² indique la quantité de fibre présente par unité de surface. Il influence notamment le poids de renfort déposé à chaque couche et la construction du stratifié.

Un grammage plus élevé n'est toutefois pas automatiquement synonyme de pièce plus performante. Le résultat dépend également du type de tissu, de l'orientation des fibres, du nombre de couches, de la résine et du taux de fibre final.

Dans notre gamme, le sergé carbone 200 g/m² et le biaxial carbone 210 g/m² présentent des grammages proches mais répondent à des logiques de construction différentes.

Comment calculer la quantité de tissu carbone nécessaire ?

Pour estimer la quantité à commander, commencez par calculer la surface réelle de la pièce, puis ajoutez une marge pour les découpes, les retours et les pertes liées à la géométrie.

La quantité en mètres linéaires dépend ensuite de la largeur du tissu. À titre d'exemple, un tissu de 1,25 m de large couvre théoriquement 1,25 m² par mètre linéaire avant prise en compte des chutes.

Pour les formes complexes, il est conseillé de prévoir une marge supplémentaire afin d'éviter une sous-commande en cours de stratification.

Tissu carbone, ruban ou gaine : quelle forme choisir ?

Chaque forme de renfort carbone répond à une utilisation spécifique :

• Tissu sergé : surfaces relativement larges, formes courbes et pièces où l'aspect carbone peut être visible ;
• Tissu biaxial : pièces techniques nécessitant une orientation mécanique selon deux axes ;
• Ruban unidirectionnel : renfort localisé suivant un axe principal ;
• Ruban bordé : bande de renforcement localisée avec largeur régulière ;
• Chaussette ou gaine carbone : pièces tubulaires et formes cylindriques.

Fibre de carbone Quai West Composites

Quai West Composites propose une gamme de renforts en fibre de carbone pour professionnels et particuliers destinée à la fabrication, au moulage, à la réparation et au renforcement de pièces composites.

Retrouvez nos tissus en fibre de carbone, nos rubans carbone et nos chaussettes ou gaines carbone.

Pour découvrir les autres familles de renforts techniques disponibles dans la boutique, consultez également notre catégorie tissus et renforts composites.