Emploi des nappes et des tissus carbone

Bilan technique et économique

Carbon fiber tape and woven fabric applications

Technical and economical survey

Aérospatiale, Direction de la qualité

Résumé

Lorsqu’on examine les structures aéronautiques fabriquées à partir de fibres de carbone, l’observateur peut être dérouté par le choix des produits utilisés :

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  Types de fibre : haute résistance, haut module, super haut module, fibres torsadées ou non, ensimées ou non, nombre de filaments des mèches variable entre quelques centaines et plusieurs milliers.

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  Types de présentation : nappes unidirectionnelles, nappes croisées prédrapées, tissus équilibrés ou à orientation privilégiée, tissus hybrides avec fibres de nature différente.

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  Masse surfacique et épaisseur par pli polymérisé (0,05 mm à environ 0,40 mm).

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  Résine d’imprégnation : nature chimique, cycle de polymérisation, température de service, auto-adhésivité sur nid-d’abeilles.

Avant 1974, la seule disponibilité de mèches à 10 000 filaments avait orienté les industriels vers des nappes de fibres unidirectionnelles d’épaisseur égale ou supérieure à 0,125 mm. Ultérieurement, la commercialisation de mèches à nombre réduit de filaments (1000, 3000, 6000) a entraîné de nouvelles possibilités techniques : fabrication de nappes minces mais surtout mise au point d’une grande variété de tissus.

Dans le même temps, le seul gain de masse, objectif initial de l’emploi des composites ne suffisait plus : l’amélioration de performances particulières et la diminution du coût de fabrication, en comparaison avec les matériaux métalliques, étaient recherchées.

Aujourd’hui, deux écoles semblent s’affronter : faut-il choisir les nappes ? Doit-on privilégier les tissus ? Au cours de cet exposé, nous dresserons un bilan technique et économique faisant ressortir les avantages et les inconvénients offerts par les deux types de matériaux. Des exemples d’application Aérospatiale dans le domaine des composites carbone seront présentés.

Abstract

The great variety of composite materials available to structures designer makes most of the time the choice quite difficult; moreover, two different trends are competing in the field of presentation: Is it more desirable to use unidirectional fiber tapes? Or to privilege woven fabrics?

The technical advantages and drawbacks of the two prepregs are surveyed in the present paper and a cost evaluation is made at both product procurement and practical utilization levels.

Applications to aircraft, helicopters, satellites are likewise presented and discussed highlighting the respective superiority of products in concrete cases and demonstrating a complementarity of tapes and woven fabrics.