Développer l'utilisation de la fibre de carbone dans les automobiles

En plus d'améliorer le rendement du carburant grâce à leur légèreté, les matériaux composites haute performance utilisés dans le secteur du transport peuvent être utilisés dans des processus de production rapide. Actuellement, la production tend à être limitée à quelques centaines ou quelques milliers d'unités par an, dans les domaines de l'aérospatiale ou des voitures de sport.

Pour faire évoluer cette situation, le projet HIVOCOMP (Advanced materials enabling high-volume road transport applications of lightweight structural composite parts) a développé deux nouveaux matériaux utilisables pour produire en grande quantité des pièces en plastique renforcé de fibres de carbone (PRFC) et destinées aux automobiles et aux valises.

Le premier système développé était un matériau avec une matrice thermodurcie polyuréthane (PU) qui a montré de meilleures performances mécaniques et un cycle plus court par rapport aux matrices époxy les plus courantes. Le fait de remplacer ce système de matrice conventionnelle avec du PU a également permis de combiner un durcissement rapide avec une grande solidité et une température élevée de transition vitreuse. L'ajout de nanoparticules au PU a apporté d'autres améliorations, comme une réduction de la viscosité de la résine et de la cinétique de réaction, ainsi que des propriétés thermiques et électriques.

Les partenaires du consortium ont construit des démonstrateurs utilisant ce nouveau matériau dans des pièces structurelles d'une automobile. Il s'agissait de la doublure du capot, du panneau arrière du siège arrière, et du pilier B entre les portes avant et arrière.

Une autre avancée de HIVOCOMP a été d'associer des composites auto-renforcés, en polypropylène et polyamide (PP), avec des fibres de carbone. HIVOCOMP a appliqué plusieurs stratégies pour développer deux versions de composites auto-renforcés. Dans le premier cas, une petite quantité de fibres de carbone a permis d'augmenter la rigidité du composite auto-renforcé sans réduire sa solidité. Dans le second cas, des quantités plus importantes ont permis d'obtenir une plus grande solidité, tout en maintenant une rigidité élevée. Le processus de thermoformage a permis d'accélérer la production.

Les partenaires du projet ont réussi à produire une valise mixte en composite auto-renforcé, 10 % plus légère que les valises actuelles en PP.

Les matériaux produits par HIVOCOMP se traduisent par un cycle plus court et présentent un potentiel unique pour la production économique et en grande série de pièces PRFC haute performance.