Profils Pultrudés

En raison du diamètre relativement plus fin de ses brins, la fibre de carbone pèse environ deux fois moins que la fibre de verre. Cependant, cette différence peut ne pas être si significative lorsque l'on compare des pièces équivalentes de fibre de verre pultrudée et de fibre de carbone pultrudée, car la résine ajoute une quantité significative de volume, dépassant généralement les fibres elles-mêmes dans les deux cas.
La fibre de carbone présente également une plus grande résistance que la fibre de verre. Cependant, comme pour la différence de poids, cette différence de résistance n’est pas nécessairement un facteur significatif en soi.
Par exemple, la fibre de carbone a une résistance de fibre de 4 127, tandis que le type de fibre de verre connu sous le nom de verre E a une résistance de fibre de 3 450, soit environ 16 % de moins.
Pourtant, les différences entre les deux matériaux apparaissent clairement lorsque l’on considère ces facteurs en tandem. Le rapport résistance/poids exprime la résistance de chaque matériau par rapport à son poids.
Le verre E a un rapport résistance/poids de 564, tandis que la fibre de carbone a un rapport résistance/poids de 1013, soit près de deux fois plus élevé.
Cette résistance élevée par rapport au poids signifie que les fabricants doivent utiliser beaucoup moins de fibre de carbone lors de la pultrusion d'un produit donné. En conséquence, les produits en fibre de carbone pultrudés peuvent souvent s’en sortir avec des sections transversales nettement plus fines.
C’est là qu’intervient la réelle réduction de poids, puisqu’il faudra utiliser moins de résine.

En plus d’être plus résistante que la fibre de verre, la fibre de carbone est également plus rigide. Cette rigidité supplémentaire peut s'avérer très utile, permettant aux fabricants de répondre à des besoins de rigidité beaucoup plus précis.
Par exemple, les modules de suivi en silicium à l'intérieur du Grand collisionneur de hadrons du CERN nécessitaient un degré de rigidité que seules les pultrusions en fibre de carbone pouvaient fournir.
Cependant, cette rigidité accrue ne signifie pas nécessairement que la fibre de carbone constitue un meilleur choix pour toutes les applications.
La fibre de verre, avec sa nature relativement souple, constitue un bien meilleur choix pour les applications nécessitant des modèles de flexion élevés. La petite fenêtre flexible de la fibre de carbone peut exclure son utilisation pour de telles applications.
Tout comme pour la relation entre poids et résistance, la rigidité d’un matériau de pultrusion affecte sa ténacité à long terme.
La fibre de verre est généralement considérée comme plus résistante que la fibre de carbone, car sa plus grande flexibilité lui permet de résister plus facilement au stress et aux abus physiques.
La fibre de carbone, bien qu’elle soit plus résistante, a généralement un point de rupture plus bas, ce qui la rend plus susceptible de s’endommager au fil du temps.

Comparée à des matériaux comme l'acier et l'aluminium, la fibre de verre a un coefficient de dilatation thermique relativement faible, ce qui signifie qu'il n'augmentera pas considérablement en raison des changements de température.
Cela dit, si elle est exposée à des variations suffisamment extrêmes – ou si les tolérances sont particulièrement serrées – la pultrusion de fibre de verre peut ne pas constituer un choix approprié.
La fibre de carbone possède une propriété remarquable à cet égard : elle possède en effet un coefficient de dilatation thermique négatif. En conséquence, la fibre de carbone se dilate à mesure que les températures baissent.
Cette tendance contrebalance efficacement le fait que la matrice de résine utilisée pour lier les fibres a un coefficient positif, conduisant essentiellement à un coefficient global quasi neutre.

L’avantage en termes de coût revient clairement à la fibre de verre. La production de fibres de carbone longues est un processus beaucoup plus long et difficile, ce qui rend naturellement la fibre de carbone plus coûteuse.
De même, la gamme plus large d’utilisations de la fibre de verre – y compris les produits sans saillie – contribue à garantir que son prix reste beaucoup plus compétitif.
En fin de compte, la fibre de verre et la fibre de carbone pultrudée présentent des propriétés uniques, et aucune n’est clairement gagnante pour toutes les applications.
Au lieu de cela, vous devez soigneusement considérer les besoins et les paramètres d’un produit donné afin de sélectionner le matériau le mieux adapté à vos besoins.