Éléments de base → Les matériaux→ Le carbone

LES FIBRES DE CARBONE TISSÉES

Tableau des propriétés principales des fibres de carbone tissées 

Propriété Valeur typique Remarques
Masse volumique ~1,5–1,7 g/cm³ Très léger
Module d’élasticité (E) ~70–300 GPa Dépend orientation
Résistance à la traction ~500–1500 MPa Très élevée
Dureté Variable Dépend matrice
Conductivité thermique ~5–20 W/m·K Faible à modérée
Conductivité électrique Conducteur (fibres) Variable
Coefficient de dilatation Très faible Directionnel
Magnétisme Non Amagnétique
Résistance à la corrosion Excellente Très stable
Usinabilité Difficile Abrasif

 

Les fibres de carbone tissées sont des matériaux composites constitués de fibres de carbone organisées en trame (tissage) et liées par une matrice polymère (résine époxy le plus souvent). Introduites relativement récemment en horlogerie, elles sont principalement utilisées pour leurs propriétés mécaniques élevées, leur très faible masse et leur esthétique technique distinctive.

Contrairement aux métaux, il ne s’agit pas d’un matériau homogène mais d’un composite anisotrope, dont les propriétés dépendent de l’orientation et du type de tissage des fibres.

Propriétés principales

Les fibres de carbone tissées présentent des caractéristiques remarquables :

  • Très faible masse volumique (~1,5–1,7 g/cm³)
  • Très haute résistance mécanique (selon orientation)
  • Module d’élasticité élevé dans l’axe des fibres (~70 à 300 GPa)
  • Excellente résistance à la fatigue
  • Très faible coefficient de dilatation thermique
  • Matériau amagnétique
  • Bonne résistance à la corrosion

Ces propriétés en font un matériau particulièrement adapté aux applications nécessitant légèreté et rigidité.

Les fibres de carbone sont organisées selon différents types de tissage, influençant les propriétés mécaniques et l’esthétique :

1. Tissage toile (plain weave)

  • Motif régulier en damier
  • Bonne stabilité dimensionnelle
  • Aspect esthétique classique

2. Tissage sergé (twill weave)

  • Motif diagonal caractéristique
  • Meilleure drapabilité
  • Très utilisé en horlogerie

3. Tissage unidirectionnel (UD)

  • Fibres orientées dans une seule direction
  • Propriétés mécaniques maximales dans cet axe
  • Moins utilisé pour des raisons esthétiques

Les fibres sont imprégnées d’une résine polymère (la matrice), formant un composite :

  • Résine époxy (la plus courante)
  • Résines techniques haute performance

Le matériau est ensuite :

  • compressé (selon les méthodes)
  • polymérisé
  • surfacé
  • usiné

Les fibres de carbone tissées sont utilisées pour :

 

Avantages

  • Extrêmement léger
  • Très résistant mécaniquement
  • Amagnétique
  • Résistant à la corrosion
  • Esthétique moderne et technique
  • Bonne absorption des vibrations

Limites

  • Propriétés anisotropes (dépendent de l’orientation)
  • Sensibilité aux chocs localisés (délamination possible)
  • Difficulté de réparation
  • Vieillissement possible de la matrice polymère
  • Usinage spécifique (abrasif pour les outils)