Face au réchauffement climatique et à l'épuisement croissant des ressources en combustibles fossiles, la promotion des énergies vertes et du développement durable est devenue un consensus mondial. Fruit de la civilisation industrielle moderne, l'industrie automobile est confrontée à une pression sans précédent pour économiser l'énergie et réduire les émissions. L'allègement des véhicules est donc une approche essentielle pour relever ces défis. Parmi les différents matériaux légers, composite en fibre de carbone s se distinguent par leur résistance spécifique exceptionnelle, leur module spécifique et leur flexibilité de conception, et sont largement appliqués dans l'industrie automobile.

Applications des composites en fibre de carbone dans les automobiles

1. Composants structurels de la carrosserie du véhicule
Tout d’abord, en termes de panneaux extérieurs , composites en fibre de carbone sont largement utilisés dans des pièces telles que portes et capots moteur Ces composants exigent non seulement d'excellentes performances mécaniques, mais aussi de multiples exigences fonctionnelles, notamment en matière d'aérodynamisme et de réduction du bruit et des vibrations. La conception de stratifications optimales en fibres de carbone et la sélection de matrices en résine haute performance permettent de réduire le poids des composants tout en améliorant significativement leur rigidité, leur solidité et leur résistance aux chocs, permettant ainsi une esthétique plus épurée.

Dans le domaine de composants structurels de la carrosserie Grâce à leur résistance et leur module spécifiques exceptionnels, les composites en fibre de carbone peuvent remplacer les matériaux métalliques traditionnels. Grâce à des procédés de moulage et d'assemblage avancés, il est possible de réaliser une fabrication intégrée de la structure, réduisant ainsi considérablement le nombre de joints et améliorant l'intégration structurelle et la légèreté. Par exemple, une automobile adopte un habitacle entièrement en composite de fibre de carbone et, grâce à une conception modulaire et à l'optimisation des procédés, atteint jusqu'à 62 % de réduction de poids tout en améliorant les performances en matière de sécurité en cas d'accident de plus de 30 %.

2. Systèmes de châssis
Dans systèmes de suspension Les composites en fibre de carbone constituent un excellent choix de matériau pour des composants clés tels que les ressorts, les amortisseurs et les bras de suspension. Prenons l'exemple des amortisseurs : ceux fabriqués en composites en fibre de carbone sont non seulement plus légers, mais présentent également une excellente résistance à la corrosion. 2 à 3 fois Une résistance accrue à la fatigue, pour une suspension plus réactive et plus confortable. L'utilisation d'amortisseurs composites en fibre de carbone permet de réduire le poids de la suspension de 15%–25% tout en diminuant les bosses et les vibrations en 10%–15% , améliorant efficacement le confort de conduite.

3. Systèmes de transmission
Les capots moteur en composites de fibre de carbone sont d'abord moulés par dépôt de préimprégnés ou de fibres sèches dans un moule, puis soumis à un durcissement à haute température et haute pression pour former un capot léger qui épouse parfaitement les contours du compartiment moteur. Comparés aux matériaux traditionnels comme les alliages d'aluminium, les capots moteur en composites de fibre de carbone permettent une réduction de poids de 30 à 40 % et une rigidité accrue de 20 à 30 %, réduisant ainsi efficacement les vibrations et le bruit tout en améliorant les performances NVH (bruit, vibrations et rugosité) du compartiment moteur.

Dans l'allègement automobile, le choix et l'optimisation des procédés de moulage sont essentiels pour obtenir une fabrication efficace et des composants hautes performances. Parmi les procédés courants, on trouve le moulage par compression, l'enroulement filamentaire et la pultrusion. Le moulage par compression utilise des moules et la pression pour combiner des préimprégnés ou des fibres sèches avec une matrice de résine, produisant ainsi des composants composites aux formes complexes et aux excellentes propriétés. Ce procédé est adapté à la production à grande échelle, offrant un rendement élevé et une précision dimensionnelle élevée. Le moulage par compression permet d'augmenter le rendement de production des composants composites de 20 à 30 % et de contrôler les tolérances dimensionnelles à ± 0,2 mm.

L'enroulement filamentaire consiste à imprégner des faisceaux de fibres continus de résine et à les enrouler sur un mandrin selon des trajectoires prédéterminées. Après durcissement, on obtient des composants composites creux. Ce procédé permet un contrôle précis de l'orientation des fibres, permettant la fabrication de pièces tubulaires et cylindriques à haute résistance et rigidité. De plus, l'enroulement filamentaire améliore considérablement l'utilisation des matériaux et réduit les déchets, augmentant ainsi leur rendement de 30 à 40 %.