Il y a quelques années, le groupe BMW a franchi une étape révolutionnaire en construisant l'ensemble de l'habitacle en plastique renforcé de fibres de carbone. Comme d'habitude, les nouvelles méthodes de production ont également apporté beaucoup de fibre de carbone recyclée. Comment utiliser habilement la fibre de carbone recyclée pour transformer les déchets en trésor, lisez cet article.

Tissage de fibre de carbone sèche dans la production automobile La fibre de carbone recyclée peut être utilisée dans des produits d'ingénierie haute performance. En tant que protofibres, qui peuvent être transformées en fibres discontinues à l'aide d'un procédé innovant, le matériau composite chargé de cette nouvelle fibre peut être utilisé pour fabriquer des composants automobiles légers et hautement élastiques.

La légèreté apporte la fibre de carbone recyclée

L’industrie aéronautique a souvent été leader dans l’utilisation de composants légers. Pour des véhicules aussi coûteux, l’avantage immédiat de la réduction du poids est une réduction de la consommation de carburant. L’industrie automobile est confrontée à des défis similaires. Les principaux marchés tels que l’Europe, les États-Unis et la Chine se sont fixés des objectifs climatiques ambitieux dans le but de répondre aux exigences réglementaires visant à réduire les émissions de carbone. Par exemple, la réglementation européenne exige que les émissions de CO2 des véhicules de tourisme soient réduites à une moyenne de 95 g/km d'ici 2020. En conséquence, les constructeurs automobiles et leurs filiales investissent de l'argent pour trouver de nouvelles façons de réduire la consommation de carburant et pour adapter des idées non réalisées à des conceptions légères. qui peut être produit en série.

Il y a quelques années, le groupe BMW a franchi une étape révolutionnaire en construisant l'ensemble de l'habitacle en plastique renforcé de fibres de carbone. Comme d'habitude, les nouvelles méthodes de production conduisent également à une grande quantité de fibre de carbone recyclée. Ces fibres de carbone recyclées comprennent des résidus de fibres sèches et des déchets humides. Initialement, les constructeurs automobiles se concentraient sur le séchage et le recyclage de la fibre de carbone pour obtenir des tissus de longueur appropriée destinés à être utilisés dans de petites applications. Cependant, le tissu restant peut ne pas répondre aux exigences de forme de la nouvelle pièce. Le traitement manuel s’est révélé coûteux, long et sujet aux erreurs humaines. De nouvelles solutions doivent donc être trouvées.

Utilisation efficace de la fibre de carbone pour le tissage

AKRO-PLASTIC GmbH de Lower Chisen, en Allemagne, a trouvé un moyen d'augmenter la valeur ajoutée de la fibre de carbone recyclée en l'ajoutant aux polymères fondus. La fibre du tissu est coupée en plusieurs étapes, comme c'est le cas de la manière traditionnelle de couper la fibre de carbone, puis mélangée par gravité sur une extrudeuse. La principale difficulté réside dans le liant en poudre pour le tissage des tissus. À l’origine, l’objectif était de maintenir les couches de tissu en fibre de carbone en place, empêchant ainsi leur séparation lors des processus en aval. Le point clé de l’alimentation est de savoir comment contrôler avec précision la température pendant le processus de transformation. Dans ce cas, l'extrudeuse à double vis utilisée (fabricant : FEDDEM GmbH & Co. KG) est équipée d'un alimentateur latéral nouvellement développé qui ajoute en douceur jusqu'à 40 % de fibre de carbone au polymère fondu. L'étape suivante est cruciale pour garantir que la machine est correctement emballée tout au long du processus, sinon la conductivité électrique élevée de la fibre de carbone endommagera les composants électriques.

Matériau composite avec avantage en termes de poids

La nouvelle gamme AKRO-PLASTIC de produits renforcés de fibres de carbone, connue sous le nom d'ICF, se caractérise par une résistance élevée et une faible densité à un prix compétitif. Jusqu'à 40 pour cent de fibre de carbone peuvent être ajoutées. La nouvelle gamme de produits vise à réduire considérablement le poids des produits, en particulier celui des composants porteurs. Le composite renforcé de fibres de carbone présente un blindage électrique et une excellente conductivité thermique, particulièrement adapté aux filtres à charbon actif, aux supports d'unités de commande et aux composants de la console centrale. La comparaison dans le tableau 1 montre que le module de traction du PA6 renforcé à 15% de fibre de carbone (AKROMID B3 ICF 15 noir (5026)) est le même que celui du PA6 renforcé à 30% de fibre de verre. Un poids spécifique supérieur à 12 % suffit pour que le client soit prêt à accepter une réduction de 20 % de la résistance à la flexion. La rigidité du polymère augmente jusqu'à 42 % avec l'augmentation du remplissage des fibres, tandis que la résistance à la flexion aux dépens du polymère ne diminue que de 12 %. Mais l’avantage en termes de poids était significatif, avec une perte de poids de 22 pour cent.

Perte de poids moussante

En combinaison avec d'autres méthodes de traitement, le poids des composants peut être encore réduit. Les deux technologies les plus courantes sur le marché sont le moulage par injection assisté par eau et assisté par gaz (WIT/GIT). Les polymères moussants fondus avec des agents moussants peuvent réduire davantage le poids de 6 à 13 pour cent, selon la méthode utilisée. Dans le test présenté dans le tableau 2, un agent moussant chimique à 3,5 % AF-Complex PE 990310TM a été ajouté à un mélange renforcé à 20 % de fibres de carbone (polyamide + polypropylène) et appliqué à la matrice d'un tirant. La densité diminue de plus de 13 pour cent, soit moins que la densité de l'eau. Malgré la perte de poids significative, il n'y a eu aucune réduction de la résistance à la flexion, avec approximativement la même rigidité à la flexion que le polyamide 6 renforcé de fibres de verre à 40 %, mais le produit chargé de fibres de verre pesait environ 50 % de plus. Par conséquent, le moussage est le meilleur choix pour les pièces nécessitant une contrainte de flexion.