Les pré-imprégnés carbone, notre matière première

Généralement épais de 0.3mm, les tissus en fibres de carbone pré-imprégnés d'époxy garantissent résistance mécanique et légèreté à nos pièces creuses

Détail fibre de carbone

Petite explication sur la fibre de carbone, sa mise en oeuvre et nos brevets d'invention...

Le carbone est notre matière première

Sa fibre extrêmement fine de l’ordre de la dizaine de micromètres de diamètre est fabriquée à partir de la carbonisation d’un précurseur chimique (polyacrylonitrile PAN). L’essentiel vient du Japon, des USA, de l’Allemagne et de la Chine, mais le japonais Toray fabrique aussi en France et l’américain Hexcel y construit une usine.

La fibre est composée d’atomes de carbone qui sont agglomérés dans des cristaux, eux-mêmes alignés parallèlement à l’axe long de la fibre. Cela la rend extraordinairement résistante. Des milliers de fibres sont enroulées pour former le fil qui est ensuite tissé selon différentes orientations (UD unidirectionnel, biaxiaux à +-45° et 0/90°, tri voire quadriaxiaux) puis imprégné de résine époxy. Couramment, les nappes présentent un grammage de 50g/m² à 1600g/m² et sont livrées en largeur allant de 25mm à 1600mm.

Nous recevons ces pré-imprégnés en rouleaux de plusieurs dizaines de kilogrammes et de mètres carrés. Nous veillons à la traçabilité de la matière utilisée ainsi qu’à son stockage dans une chambre froide à moins vingt degrés centigrades. En fonction des contraintes mécaniques de la pièce à fabriquer, nous calculons un plan de drapage combinant différentes orientations de fibres et épaisseurs. Pour le grammage le plus couramment utilisé, un pli fait seulement 3 dixièmes de millimètres d’épaisseur. L’opération de drapage dans les moules nécessite donc beaucoup de minutie et de rigueur, afin d’empiler les plis conformément aux calculs de charge.

L'art du drapage et de la polymérisation sous 7 bars de pression

Nous drapons dans des moules femelles demi-coquilles. Les moules sont, soit usinés dans une plaque d’aluminium, soit fabriqués par nos soins à partir d’un modèle en planches usinables selon une technique d’infusion de tissus de carbone secs. Les moules doivent être parfaitement étanches pour résister à la pression de l’autoclave. Nous avons aussi quelques secrets de fabrication en la matière.

La future pièce dans son moule est placé dans l’autoclave où elle va cuire jusqu’à cent vingt degrés et sept bars soit une très forte pression qui va en renforcer les propriétés mécaniques. Comme les recettes des grands chefs, nos procédés de cuisson à l’autoclave ont été patiemment optimisés et sont très confidentiels.

Notre procédé innovant de fabrication de pièces carbones composites, est protégé par des brevets

De fait nous avons protégé avec deux brevets d’invention notre procédé de fabrication en une seule étape de pièces creuses, renforcées de longerons pour une parfaite répartition des efforts. Ce procédé exclusif et versatile permet la réalisation de pièces structurelles sans limite de géométrie ni de forme. Les pièces creuses sont plus légères et nécessitent moins de carbone, une matière première onéreuse. La réalisation en une seule étape optimise la résistance des pièces et donne un aspect absolument parfait, en économisant l’usinage post-cuisson et donc les copeaux de carbone inhérents aux méthodes traditionnelles.

Les pièces obtenues présentent d’excellentes propriétés mécaniques, surtout en compression et en traction et sont jusqu’à six fois plus légères que des pièces métalliques à résistance équivalente. La densité d’un composite carbone/époxy est en effet environ de 1.5 à comparer avec celle de l’acier 7.8 (soit 7.8 tonnes pour 1 mètre cube). Le coût n’est néanmoins pas le même et oblige à repenser l’ensemble des fonctions de la pièce, dans le cadre d’une analyse de la valeur, ou d’une conception à coût objectif.

Les pièces fabriquées par Heol Composites depuis 2002 sont utilisées pour de multiples applications dans des domaines très variés (course au large, compétition automobile, aéronautique, industrie) à la plus grande satisfaction de nos clients.