Application des matériaux en fibre de carbone dans le domaine automobile

L'application de matériaux en fibre de carbone dans les structures de carrosserie est un modèle pour l'industrie automobile dans sa recherche d'une conception légère. Les structures de carrosserie en matériaux composites en fibre de carbone réduisent non seulement considérablement la masse globale du véhicule, mais améliorent également remarquablement la résistance et la rigidité de la carrosserie. Par exemple, les modèles BMW i3 et i8 adoptent largement des structures de carrosserie en matériaux composites en fibre de carbone. Le cockpit en fibre de carbone de la BMW i3 permet une réduction de poids de 50 %, et la structure de la carrosserie en fibre de carbone de la BMW i8, similaire à celle de la i3, réalise également des effets d'allègement significatifs. De plus, le modèle Subaru WRX STI TS utilise un toit en CFRP (plastique renforcé de fibres de carbone), ce qui réduit le poids de 80 % par rapport à une plaque d'acier. Ces cas démontrent pleinement l’énorme potentiel des matériaux en fibre de carbone pour alléger les structures de carrosserie.

L'application de matériaux en fibre de carbone réduit non seulement le poids du véhicule, mais améliore également la résistance aux chocs et la sécurité du véhicule. La résistance à la traction des matériaux composites en fibre de carbone est généralement supérieure à 3 500 Mpa, soit cinq fois celle de l'acier ordinaire. Le cockpit composé de matériaux en fibre de carbone se déforme peu lors d'une collision, protégeant ainsi efficacement l'espace de survie des occupants. Dans le même temps, les matériaux en fibre de carbone ont également un bon effet d'absorption des vibrations, offrant un large tampon contre les impacts, réduisant la génération de fragments d'impact et améliorant la sécurité du véhicule.

Dans le système électrique, les matériaux en fibre de carbone sont également largement utilisés. Les composants clés tels que les composants du moteur, les arbres de transmission et les kits aérodynamiques ont tous été optimisés à l'aide de matériaux en fibre de carbone.

Composants du moteur : Les caractéristiques de haute résistance et de légèreté des matériaux en fibre de carbone en font un choix idéal pour les composants du moteur. Les systèmes d'admission en fibre de carbone peuvent réduire considérablement le poids tout en améliorant l'efficacité de l'admission. Par exemple, la berline Ford Falcon XR6 Sprint adopte un système d'admission composé à 100 % de fibre de carbone, et son tuyau d'admission ne pèse que 235 grammes, tandis que le tuyau d'admission en plastique pèse 438 grammes. Cette conception légère améliore non seulement la réactivité du moteur mais réduit également la consommation de carburant.

Arbre d'entraînement : les arbres d'entraînement en fibre de carbone ont les caractéristiques d'être légers, de haute résistance et résistants à la fatigue, ce qui peut améliorer considérablement l'efficacité et la fiabilité du système d'entraînement. L'arbre de transmission en fibre de carbone de la Toyota 86 ne pèse que 5,53 kg et, par rapport aux arbres de transmission en acier traditionnels, il réduit le poids de 50 %. Cette conception légère réduit non seulement la consommation d'énergie du système d'entraînement, mais améliore également les performances d'accélération et la stabilité de conduite du véhicule.

Kits aérodynamiques : L'application de matériaux en fibre de carbone dans les kits aérodynamiques contribue à améliorer les performances et l'économie de carburant du véhicule. Par exemple, l'aileron arrière en fibre de carbone de la Lynk & Co 03 Champion Edition adopte des processus avancés de prétraitement, de moulage et de durcissement, ainsi que des processus de revêtement et d'inspection de qualité, améliorant considérablement l'apparence et les performances du véhicule. Sur autoroute, le becquet peut guider efficacement le flux d'air à l'arrière du véhicule, réduisant ainsi la résistance au vent ; dans les virages, il peut habilement augmenter la force d'appui, améliorant ainsi la stabilité de conduite du véhicule.

L'application de matériaux en fibre de carbone dans le système de freinage montre également ses avantages uniques. Les disques de frein en fibre de carbone ont une excellente résistance et stabilité aux températures élevées et peuvent résister à des températures allant jusqu'à 2 500 °C tout en conservant des performances stables. La Porsche 918 Spider adopte des disques de frein en fibre de carbone et peut réduire la vitesse du véhicule de 300 km/h à 50 km/h en 50 m. Ce système de freinage haute performance améliore non seulement les performances de freinage du véhicule mais réduit également la consommation d'énergie et l'usure du système de freinage.

En conclusion, l’application des matériaux en fibre de carbone dans le domaine automobile est en constante expansion et approfondissement. Des structures de carrosserie aux systèmes d'alimentation, puis aux systèmes de freinage, les matériaux en fibre de carbone ont apporté des changements et des améliorations significatifs à l'industrie automobile grâce à leurs avantages uniques. Avec les progrès continus de la technologie des matériaux en fibre de carbone et la réduction progressive des coûts, on pense que les matériaux en fibre de carbone joueront un rôle encore plus important dans la future fabrication automobile.