Qu’est-ce que la fibre de carbone forgée ? Le guide ultime des composites forgés

1. La fibre de carbone que vous connaissez déjà

La fibre de carbone que la plupart d’entre nous ont l’habitude de voir dans le motif que nous aimons commence à partir d’un tissu tissé à sec appelé sergé 2x2 ou tissage diagonal. À partir de là, il est placé dans un moule, infusé de résine et durci pour devenir une pièce rigide en fibre de carbone. Tout compte fait ; Une pièce ressemble à ceci :Sur la photo : Horloge en fibre de carbone fabriquée avec des morceaux d’une vraie voiture de Formule 1. Tissu en fibre de carbone à tissage sergé.
Une autre fibre de carbone tissée courante est un 1x1, également connu sous le nom d’armure toile.
  Sur la photo : Stylo Gear Stealth 2.0 en fibre de carbone à armure toile.
Voici quelques-unes des façons les plus courantes dont la fibre de carbone est tissée et vue dans ses parties finales. C’est probablement ce que vous avez déjà vu sur des choses allant des cadres de vélo aux panneaux de tableau de bord OEM d’une Tesla.
 

2. Qu’est-ce que le carbone forgé, également connu sous le nom de composite forgé ?

La principale différence entre les fibres de carbone tissées ordinaires et la fibre de carbone forgée (alias composite forgé) est qu’elle est fabriquée à partir d’une pâte ou de minuscules fibres de carbone hachées. Il n’y a pas de motif distinct car les fibres sont orientées de manière entièrement aléatoire, de sorte que chaque produit fini en carbone forgé sera unique à lui-même.
Le produit fini a une esthétique totalement différente de son homologue tissé, qui ressemble plus à une fibre de carbone marbrée qu’à un tissu tissé :  

3. Comment la fibre de carbone forgée est-elle fabriquée ?

Alors, comment pouvons-nous arriver à un produit final aussi radicalement différent ? Avec le carbone forgé/composite forgé, les fibres de carbone hachées sont généralement placées dans un moule de compression. La résine est infusée à l’intérieur, et tout est ensuite compressé ensemble dans le moule en utilisant beaucoup de pression (obtenez-le, moule de compression) :
Sur la photo : Presses hydrauliques Langzauner, produisant des pièces en fibre de carbone SMC.
Ce processus est similaire au forgeage des métaux, d’où le nom de carbone forgé. Techniquement, la méthode de moulage par compression est la seule façon authentique d’appeler quelque chose forgé. Il existe plusieurs autres façons d’obtenir l’apparence du carbone forgé sans avoir besoin d’un moule de compression qui vaut la peine d’être discuté.
 

FIBRE DE CARBONE FORGÉE PRÉ-IMPRÉGNÉE

Si vous n’êtes pas familier avec le préimprégné, c’est un concept assez simple. En règle générale, lors de la fabrication d’une pièce en fibre de carbone, vous prenez un tissu sec, vous le mettez dans un moule, puis vous infusez (c’est-à-dire imprégnez) le matériau avec une résine époxy. Il y a tout un processus pour s’assurer que vous utilisez le meilleur rapport résine/tissu (peut-être un sujet pour un autre article ?). D’autre part, le pré-imprégné est « pré-imprégné » de résine époxy (à un rapport parfait) lorsque vous obtenez le matériau. Le pré-imprégné est excellent, mais il est cher, nécessite un stockage à froid et finit par expirer s’il n’est pas utilisé.
Pour en revenir au pré-imprégné en fibre hachée, cela vous arriverait essentiellement dans une feuille que vous pourriez superposer sur un produit existant ou utiliser dans la couche extérieure de votre moule pour obtenir l’aspect du carbone forgé sans utiliser de moule à compression.
 

TISSU SEC EN CARBONE FORGÉ

Un matériau unique que nous avons trouvé était un tissu en carbone forgé particulièrement sec. Ce matériau fusionne une couche de fibres hachées avec un support en fibre de carbone fine et non tissée.Cela permet de garder toutes les fibres hachées ensemble délicatement, qui peuvent ensuite être appliquées à la résine époxy pour compléter votre projet. C’est une excellente alternative au préimprégné car il n’y a pas de résine et ne nécessite donc aucun stockage à froid ni date d’expiration. C’est encore un matériau coûteux, et vous devrez être en mesure d’appliquer votre résine sur le matériau pour créer votre pièce finie.
Voici un exemple de la façon dont une pièce a été fabriquée à l’aide de ce matériau :
 

MISE EN PLACE MANUELLE DES FIBRES HACHÉES

L’alternative la moins coûteuse est d’acheter des fibres hachées, généralement vendues à la livre et de différentes longueurs. Vous pouvez ensuite placer ces fibres dans un moule à la main ou les superposer sur un produit existant lorsque vous cherchez simplement à obtenir l’esthétique.

Vous pouvez même prendre un tissu tissé et le découper vous-même comme ils l’ont fait dans cette vidéo :


 

4. Quand est-il judicieux d’utiliser du carbone forgé ?

En dehors d’essayer d’obtenir le look Forged Carbon, pourquoi l’utiliseriez-vous sur un tissu tissé ?
Excellente question. Je suis content que vous posiez la question ! Il y a 2 raisons principales pour lesquelles vous opteriez pour un carbone forgé : la forme et la vitesse.
Avec un tissu tissé, il y a certaines limites aux formes que vous pouvez faire. Des choses comme un coin à 90 degrés sont impossibles à faire avec un tissu tissé parce que vous ne pouvez tout simplement pas froisser le matériau dans le coin parfaitement.
La pose d’un tissu tissé peut prendre beaucoup de temps, avec une grande marge d’erreur. Le carbone forgé peut être fabriqué à n’importe quelle forme (le moule est votre limite), et vous pouvez pomper des pièces très rapidement. De plus, vous pouvez créer une pièce tridimensionnelle solide qui peut être usinée davantage.
 

5. La fibre de carbone forgée est-elle chère ?

Lorsque vous parlez d’utiliser du carbone forgé dans un cadre de production pour fabriquer un grand volume de pièces, vous devrez emprunter la voie du moulage par compression mentionnée ci-dessus.
L’un des inconvénients est que le coût initial de fabrication d’un moule à compression (sans parler de la possibilité de faire du moulage par compression en premier lieu) est beaucoup plus cher que vos moules standard, qui ne sont déjà pas bon marché. C’est l’une des raisons pour lesquelles il est logique de considérer le carbone forgé lorsque vous pompez des tonnes et des tonnes de pièces, afin que vous puissiez aider à répartir les coûts initiaux sur chaque pièce.
Mettons quelques chiffres derrière cela afin que vous puissiez avoir une compréhension précise de ce à quoi penser. Dis-le qu’il en coûte 25 000 $ pour fabriquer votre moule de compression initial. Ensuite, il vous en coûte 100 $ pour faire chaque pièce. Si vous ne construisez qu’une seule pièce à partir de ce moule, cette pièce vous coûtera un total de 25 100 $. Si vous pouvez en fabriquer 10 000 pièces, votre coût par pièce devient de 102,50 $. Le coût initial du moule n’a ajouté que 2,50 $ (2,5 %) par pièce à ce volume.  

6. La fibre de carbone forgée est-elle meilleure ?

Il convient de noter que les aficionados de la fibre de carbone souligneront que vous pouvez fabriquer une pièce plus solide avec un tissu tissé standard. Le tissu tissé peut être plus solide et plus durable en raison du contrôle de sa résistance à la traction, de la ou des directions dans lesquelles le tissu est aligné. Vous avez un contrôle total sur la résistance, alors que les fibres coupées sont courtes et ne sont pas alignées dans une direction particulière.
Chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients, et cela dépend vraiment de l’application et du produit final pour savoir quelle méthode a le plus de sens. Les principaux facteurs et exigences à prendre en compte sont (sans ordre particulier) :

• Esthétique
• Force
• Volume de la pièce
• Forme
• Coût
• Heure

 
 

7. Comment les composites forgés ont commencé

Alors qu’il participait à un projet pour Boeing, le Dr Paolo Feraboli a inventé la technologie de ce qui allait être appelé Forged Composites par Lamborghini. En 2008, le Dr Feraboli l’a développé avec Callaway et Lamborghini en même temps.
Ce développement initial conduit à deux lancements de produits majeurs. De Callaway est venu le pilote Diablo Octane :
Dans le même temps, Lamborghini a développé un concept-car dont vous vous souvenez peut-être, appelé Sesto Elemento :
C’était l’occasion pour Lamborghini de montrer comment les composites forgés peuvent être utilisés dans un véhicule, et la Sesto Elemento était un hommage à cela. L’ensemble du châssis monocoque, des bras de suspension et des tonnes d’autres pièces ont tous été fabriqués à partir de composites forgés.
Depuis la sortie du concept, Lamborghini a utilisé ce matériau dans de plus en plus de ses véhicules grand public, comme dans la Huracán Performante :

8. Demande de carbone forgé

Le lancement très médiatisé du matériau par Lamborghini a vraiment contribué à le faire entrer dans le courant dominant et à populariser le carbone forgé comme alternative aux tissus tissés traditionnels. Même dans notre propre clientèle de produits de style de vie, nous avons constaté une demande de plus en plus importante pour des produits.