Economie circulaire pour les composites à fibres de carbone : du déchet aéronautique vers les composites carbone+ thermoplastiques recyclés

Abstract

Depuis leur industrialisation, la production de composites en fibres de carbone augmente de façon continue. Lors du recyclage des composites à fibres de carbone, seules les fibres seront recyclées. La « suppression » de la matrice est réalisée par pyrolyse, solvolyse ou vapo-thermolyse, procédés qui n’entraînent que peu de dégradation des fibres. Afin de susciter une demande pour les fibres de carbone recyclées, il faut donner de la valeur ajoutée aux fibres recyclées en démontrant la faisabilité de fabriquer des pièces composites (fibre recyclée+matrice) de haute qualité.Les architectures de fibres recyclées semi longues avec un très bon alignement ont été produites par la technologie de réalignement brevetée du laboratoire qui permet d’assurer une exploitation optimale des propriétés des fibres de carbone recyclées. Dans le but de maîtriser et d’optimiser les propriétés du nouveau composite (à fibres discontinues), les mécanismes de transfert de charge entre fibres ont été étudiés, et les propriétés utiles de la matrice ont été identifiées. Une attention particulière a été portée au calcul de la longueur de transfert de charge entre deux fibres discontinues en fonction des propriétés de l'interface fibre recyclée / matrice thermoplastique. En effet, notre objectif est non seulement de rechercher des solutions optimales en termes de résistance mais aussi des solutions qui permettent de limiter l’impact environnemental, d’où notre choix des matrices thermoplastiques (y compris recyclées) pour cette étude.Tous les résultats des simulations numériques ont été validés par comparaison avec des résultats expérimentaux. De plus des composites fibres de carbone recyclées/matrice thermoplastique (PA6 et PC) ont été mis en œuvre et testés. Ces matériaux présentent des taux de fibres supérieurs à 50% et offrent de meilleures propriétés mécaniques que les mêmes matériaux avec matrice epoxy.Une analyse environnementale a été propsée sur l’exemple d’une pale d’éolienne portative en comparant les impacts de la matière première, de la fabrication et de la fin de vie d’une pièce réalisée avec différents matériaux (alliage léger, composite fibres de verre, composites à fibres recyclées). Cela démontre l’intérêt des fibres de carbone recyclées associées à une matrice thermoplastique recyclée, pour minimiser l’impact environnemental tout en maximisant les performances mécaniques.