Solide comme l’acier, pour un poids cinq fois moins important, la fibre de carbone s’est imposée comme le matériau principal dans la fabrication d’une monoplace de Formule Un.
Ses nombreuses qualités contrebalancent deux défauts de taille : son coût – un mètre carré de feuille de fibre de carbone pré-imprégnées peut coûter de 50 à 200 euros – et un processus de fabrication extrêmement complexe.
La fibre de carbone est composée par des fibres extrêmement fines – de 5 à 8 micromètres. Généralement, de 1000 à 20.000 fibres sont agglomérées avant d’être ensuite tissées.
Environ vingt types de fibres de carbone différents sont utilisés en Formule Un. Ils se différencient par leur structure et le type de résine avec lequel ils sont imprégnés. Le tissage peut être unidirectionnel ou bidirectionnel, en fonction des forces encaissées.
Des ingénieurs composite déterminent quel tissage et quelle résine sont nécessaires, ainsi que le nombre de couches nécessaires pour obtenir les propriétés désirées.
Le processus de fabrication d’éléments en fibre de carbone est long et comporte plusieurs étapes.
— La pièce est d’abord dessinée en conception assistée par ordinateur, avant une fabrication elle aussi assistée par ordinateur.
— La forme est ensuite coupée dans un bloc qui servira de moule positif. Suivant les plans des ingénieurs composite, les morceaux de fibre de carbone coupés avec précision sont déposés un à un sur ce moule.
— La pièce est alors emballée dans un sac de polythène, sous vide, et placée dans un autoclave. L’ensemble va y rester de 10 à 20 heures à une température d’environ 50°C.
— Après quelques touches finales, ce moule négatif est prêt à être utilisé pour la fabrication de la pièce.
— Les morceaux de fibre de carbone préformés – qui peuvent être plusieurs centaines selon la pièce - sont assemblés dans le moule négatif.
— Quand tout est prêt, le moule garni de fibre de carbone est placé dans un sac de polythène, sous vide, et est cuit cinq à six heures à une température d’environ 150°C.
— Les pièces individuelles sont ensuite peaufinées et assemblés pour former les pièces complètes.
Pour exemple, un aileron avant comprend environ 20 pièces de fibre de carbone.
Pour des éléments qui doivent être particulièrement résistants, du Kevlar ou du Zylon sont utilisés en plus de la fibre de carbone.