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La fibre de carbone

Le composite carbone-résine révolutionne la construction de modèles réduits par son extrême résistance et sa grande légèreté. Il s’agit vraiment d’un matériau d’avenir pour notre activité comme pour toute l’industrie en général (aviation, automobile, nautisme, ski, etc.…)

Mais savez-vous d’où viennent les fibres de carbone et comment sont-elles fabriquées ?

C’est l’aéronautique qui a ouvert la voie : le carbone y est utilisé depuis 30 ans. Dans l’automobile, il fait son apparition sur les sportives dans les années 80.

Le composite carbone-résine bat tous les records : endurant, ultraléger et, selon l’orientation des fibres, très résistant à la traction ou à la torsion ; de plus il ne craint ni la chaleur ni l’humidité. Il s’avère donc supérieur à des matériaux tels que l’acier ou l’aluminium : utilisé pour les pales d’éoliennes, l’extrémité de celles-ci peut se plier d’un mètre.

Une pièce en carbone n’est constituée que pour moitié de fibres de carbone : le reste est constitué de la résine qui joue le rôle de durcisseur et de liant.

Mais revenons à la fibre elle-même.

1,8g par cm3, c’est le poids des fibres de carbone à l’état pur. Pour comparer, l’aluminium pèse 2,7g et l’acier 7,8g.

Dans la pratique, les fibres peuvent être filées, puis les fils peuvent eux-mêmes être assemblés en nappes, qui à leur tour peuvent être moulées par ajout de résine. Une pièce en carbone pèse en moyenne 30% de moins que le même en aluminium et 50% de moins que l’équivalent en acier.

La matière première pour le carbone est le polyacrylonitrile (PAN), une fibre artificielle produite à partir du pétrole ; elle se présente sous la forme de "chevelu blanc", un peu comme la fibre de verre. Pour obtenir des fibres de carbone pur noires, les fibres de PAN blanches sont alternativement chauffées à 1300° puis étirées, puis re-chauffées et étirées ….. ainsi de suite jusqu'à obtenir l'équivalent d'un dixième de l'épaisseur d'un cheveu. Elles sont alors constituées à 95% de carbone à l'état pur de couleur noire.

Ces filaments sont alors travaillés pour former des fils plus épais, qui peuvent ensuite être tissés pour former des nappes. On peut ainsi trouver jusqu'à 500 000 fibres sur un cm².

Pour finir, les nappes de fibres de carbone sont découpées comme des étoffes et vendues au mètre comme le tissu de verre. Il faut savoir que lors de la production de ces nappes les chutes ne sont jamais jetées : elles peuvent être retraitées à 100%. Elles sont transformées en non-tissé ("chevelu") qui est vendu ainsi pour faire, avec de la résine ce que l'on appelle dans notre jargon de la "choucroute" servant de renfort dans les angles ou pour la fabrication de karmans.


La production de fibres de carbone, on le voit, demande beaucoup de travail et d'énergie. C'est ce qui explique que, malgré toutes ses qualités, elle reste un produit cher.

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