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1. Les fibres de carbone tissées : matériau et fabrication d’un cadran (vidéo)
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2. 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 |
3. Description générale
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.
4. Structure et types de tissage
Les fibres de carbone sont organisées selon différents types de tissage, influençant les propriétés mécaniques et l’esthétique :
Tissage toile (plain weave)
- Motif régulier en damier
- Bonne stabilité dimensionnelle
- Aspect esthétique classique
Tissage sergé (twill weave)
- Motif diagonal caractéristique
- Meilleure drapabilité
- Très utilisé en horlogerie
Tissage unidirectionnel (UD)
- Fibres orientées dans une seule direction
- Propriétés mécaniques maximales dans cet axe
- Moins utilisé pour des raisons esthétiques
5. Matrice et fabrication
Les fibres sont imprégnées d’une résine polymère (la matrice), formant un composite :
- Résines polymères : deux types de catégories existent :
- Résines thermodurcissables : réaction chimique irréversible qui transforme la résine liquide en un solide. (Résine époxy : la plus courante)
- Résines thermoplastiques: se liquéfient à la chaleur et durcissent au refroidissement. (Résine peek)
La résine est ensuite intégrée aux fibres par différents procédés :
- Moulage contact
- Moulages sous vide
- Infusion
- Injection
Le matériau suit ensuite un cycle de cuisson pour polymériser et durcir.
La pièce peut dès lors être usinée, par fraisage, etc.
6. Applications horlogères
Les fibres de carbone tissées sont utilisées pour :
- Boites de montres
- Cadrans
- Platines et structures de mouvement (rare)
- Composants esthétiques
7. Avantages et limites
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)