À l’heure des certifications : La fibre de carbone

À l'heure des certifications : La fibre de carbone
Simon Beaumier est instructeur I-CAR et enseignant au Centre de formation professionnelle Compétence Rive-Sud, situé à La Prairie. simon.beaumier@csdgs.net

Les nouveaux matériaux qui allègent ou sont extrêmement résistants pullulent. C’est le cas de la fibre de carbone.

Avions de chasse, vélos, cannes à pêche et équipements médicaux, parmi bien d’autres, ont en commun la fibre de carbone composée d’éléments de 5 à 10 microns.

Il faut des millions de fibres pour tisser le fil souvent très visible qui sert à renforcer le plastique utilisé dans la fabrication des garnitures et des pièces d’automobiles.

Des pièces marquantes

Lorsqu’elles sont peintes, les pièces en fibre de carbone sont en apparence similaires aux pièces de fibre de verre ou de résine de fibre de verre à base de polyester, ou SMC.

Malgré leur apparence de plastique rigide et leur extrême résistance, ces pièces doivent être traitées comme du tissus puisque c’est sous cette forme qu’elles sont faites.

Bien que par leur rigidité, leur surface ait l’allure d’une pièce de métal, il n’en est rien puisqu’elles ne peuvent être endommagées que par un objet contondant.

De fait, la fibre de carbone ne se déforme ni ne se fissure sous l’effet d’un impact, mais fend comme le bois ou se déchire comme le tissu des vêtements.

Une utilisation accrue

Bien qu’elle soit chère, les constructeurs l’utilisent pour de nombreuses applications, dont le revêtement de pavillons. Combinaison de polymère et de nattes de fils composées d’atomes de carbone, ce matériau peut être utilisé pour remplacer n’importe quelle pièce.

Les supports de radiateur de la Nissan GT-R 2009, le toit, les ailes et le capot de la Corvette ZR1 2009, et les panneaux de porte de la Mercedes-Benz SLR sont en fibre de carbone.

La carrosserie de la BMW i8 est renforcée de cette fibre de carbone dont on peut apercevoir le motif du tissu tant sur le toit que sur certains panneaux. Peinte, il est par contre impossible de remarquer si les ailes, les planchers et les capots en sont faits, comme c’est le cas sur plusieurs modèles.

Réparer ou remplacer ?

Il est très difficile de réparer la fibre de carbone dont les motifs à tissage croisé sont visibles, parce qu’il faut de façon inconditionnelle y intégrer la nouvelle pièce.

Puisqu’il est impossible de reconstituer ces nattes en raison de la visibilité du motif qui en est aussi la finition, il y a lieu de bien soupeser la décision de réparer ou de remplacer la pièce.

D’ailleurs, la seule chose que permettent certains constructeurs est le polissage des rayures ou l’application d’une couche de finition transparente.

Il est donc beaucoup plus facile de réparer celle qui est non visible, et de le faire d’ailleurs comme en ce qui a trait aux autres plastiques, sur les deux faces du tissu.

Il faut cependant noter que si la bordure de la fibre de carbone est endommagée – sur le rebord d’une aile, par exemple –, on doit la remplacer.

Détection du délaminage

L’une des façons de détecter le délaminage de la fibre de carbone endommagée est de marquer la zone du changement de son lorsqu’on la frappe à l’aide d’un marteau perforateur.

On peut également utiliser des outils spécialisés, mais il est nécessaire d’être formé afin de connaître la composition de la pièce et la façon d’en interpréter les données.

Il s’agit de fait de procéder par imagerie thermique, laquelle enregistre les variations de température et produit une représentation graphique des dommages.

Autre technologie d’imagerie : l’obtention d’une image par la combinaison des basses fréquences de la résonance magnétique et des hautes fréquences des ultrasons.

Précautions majeures

La fibre de carbone est extrêmement nocive. Il est nécessaire de porter des gants de protection, surtout lorsque des fibres endommagées sont exposées.

La poussière de fibre de carbone étant un irritant pour les poumons et les yeux, il faut également porter un respirateur et une protection oculaire appropriés.

Il est de plus fortement recommandé d’utiliser de l’équipement de système à vide pour aspirer la poussière de broyage provenant des meules.

Il est d’une importance capitale de s’assurer que l’air est exempt de fragments de fibre de carbone. Il est par conséquent recommandé d’utiliser une pompe fiable et efficace.

Il est recommandé de se servir d’une pompe à venturi, qui aspire par air comprimé, ou d’une pompe électrique du type de celles qui équipent les climatiseurs automobiles.

Compétence expresse

La fibre de carbone est l’ultime raffinement de ce qui a d’abord été la fibre de verre fabriquée en diverses versions, suivies dans les années 1980 et 1990 du SMC, plus mince et plus durable.

Classé dans les plastiques renforcés, ce matériau extrêmement fin, désigné en anglais par l’acronyme CFRP, ne peut être réparé sans une compétence expresse.

Le carbone en accessoires

Chez BMW, des accessoires en fibre de carbone sont offerts en option pour la plupart des modèles : barres antirapprochement, becquets arrière, coques de rétroviseur extérieur, diffuseur arrière, écopes d’entrée d’air, embouts d’échappement, enjoliveurs, garnitures de console centrale, garnitures intérieures et lames avant et de bas de cais.

La langue des fibres

En matière de composites, les constructeurs ont plusieurs variantes, mais les principales se déclinent essentiellement en quatre abréviations. FRP ou CFRP : Fibre renforcée de plastique. L’acronyme FRP signifie que le renfort du matériau est composé de fibre, tandis que CFRP indique qu’il s’agit de plastique renforcé de fibre de carbone. LFRT : Fibre longue renforcée de thermoplastique. Les lettres indiquent que le renfort de fibre est combiné à du thermoplastique. CFR : Fibre renforcée continue. En ce cas, on informe que cette fibre tissée a un motif, sans toutefois donner quelque indice sur le genre de plastique ou de résine qui la compose. Même si ces abréviations nous informent sur le genre de composite, elles n’informent nullement sur les produits à utiliser pour les réparer ou les remplacer.

Paratagez-le !