Production de masse réussie du grade T1200

La Chine prend la tête dans la fibre de carbone

À Lianyungang, dans la province du Jiangsu, sur le site de production de Zhongfu Shenying Carbon Fiber Co., Ltd., le responsable de l'entreprise, Chen Qiufei, a présenté aux journalistes leur fibre de carbone de grade T1200, dont la production de masse a été lancée en première mondiale en mars de cette année.

Chen Qiufei a expliqué : « Un faisceau contient 12 000 filaments individuels, très fins mais d'une résistance extrêmement élevée, atteignant 8 000 mégapascals, soit plus de dix fois celle de l'acier ordinaire. Sa densité est particulièrement faible, moins d'un quart de celle de l'acier. Un câble torsadé en fibre de carbone de grade T1200, de l'épaisseur d'un doigt, peut soulever un gros porteur C919 entièrement chargé. »

La fibre de carbone est surnommée « l'or noir » et « le roi des nouveaux matériaux ». Elle est largement utilisée dans les secteurs de la fabrication haut de gamme tels que l'aérospatiale et l'éolien, et constitue un matériau stratégique clé pour les grands projets nationaux. Pourtant, il y a plus de vingt ans, la Chine ne pouvait pas produire une seule fibre de carbone de manière autonome, entièrement dépendante des entreprises étrangères.

Chen Qiufei a indiqué aux journalistes que la fibre de carbone est classée en différents grades selon sa résistance à la traction : plus la valeur est élevée, plus les performances et la difficulté technique sont grandes —

Le grade T300 est le grade de base universel, le T700 peut être utilisé dans les industries civiles comme l'éolien et la fabrication de véhicules à énergie nouvelle, le T800 est un matériau essentiel dans le secteur aérospatial, et le T1000 et au-delà appartiennent à la catégorie ultra-haute résistance, destinée aux domaines de pointe de la défense et de l'aérospatiale, comme les fusées et les satellites.

Depuis le grade T300, la Chine n'a cessé de suivre, et ce n'est qu'avec la production de masse réussie du grade T1200 cette année qu'elle a pris pour la première fois la tête dans le domaine de la fibre de carbone.

Pour atteindre ce jour, ils ont lutté pendant plus de quatre ans. Chen Qiufei a déclaré : « Les grandes entreprises internationales de premier plan travaillent sur la fibre de carbone depuis plus de 50 ans ; le passage du grade T1100 au grade T1200 leur a pris plus de dix ans de développement, et elles n'ont pas encore réalisé la production de masse. De la recherche et développement à la production de masse, nous avons mis un peu plus de quatre ans, ce qui est, je pense, une vitesse remarquable. »

Près de dix mille essais effectués

Les forces productives de nouvelle qualité se forgent dans l'effort

Les forces productives de nouvelle qualité se forgent dans l'effort, c'est le sentiment le plus profond que le journaliste a ressenti lors de l'enquête et de l'interview à Zhongfu Shenying.

La production de fibre de carbone, de la fibre blanche initiale à la transformation complète en fibre de carbone noire, implique plus de 300 étapes de processus et plus de 3 000 paramètres de contrôle, ce que l'on peut décrire comme « une danse complexe et précise de paramètres ».

Zhang Guoliang, scientifique en chef de Zhongfu Shenying Carbon Fiber Co., Ltd., a déclaré : « La fibre de carbone est un projet systémique ; sa complexité réside dans les transformations. Il y a quatre transformations chimiques et quatre transformations physiques. La température du four doit augmenter progressivement de 200 degrés Celsius à plus de 2 000 degrés Celsius, et chaque étape a une influence cruciale sur la suivante. Ces huit transformations combinées rendent l'ensemble du processus de production de la fibre de carbone extrêmement complexe. »

La fibre de carbone de grade T1200 doit atteindre une résistance à la traction de 8 000 mégapascals, la plus élevée au monde actuellement. De la recherche en laboratoire à la production de masse industrialisée, le plus grand défi pour l'équipe de développement a été le contrôle des défauts de la fibre de carbone.

Auparavant, pour les fibres de carbone de grade T1100 et inférieurs, les défauts à contrôler étaient de l'ordre du sous-micromètre, tandis que pour le grade T1200, les défauts à contrôler sont de l'ordre du sous-nanomètre. Pour atteindre un rendement de production de masse satisfaisant, il faut contrôler strictement les défauts, de la conception de la structure moléculaire de la fibre brute à chaque étape du processus.

Un responsable concerné de Zhongfu Shenying Carbon Fiber Co., Ltd. se souvient : tout le parcours technique a fait l'objet d'essais et d'erreurs répétés, avec près de dix mille essais effectués.

Intégration fluide de l'innovation technologique et de l'innovation industrielle

Les nouvelles technologies et les nouveaux procédés testés directement sur la ligne de production

Alors que l'équipe de développement multipliait les essais et erreurs pour trouver une percée technique, en 2023, une grande entreprise japonaise de fibre de carbone a annoncé avoir réussi en laboratoire la fibre de carbone de grade T1200, avec un projet de production de masse industrialisée d'ici 2026. Cela a attisé la combativité de l'équipe de développement de Zhongfu Shenying.

Pour répondre aux besoins stratégiques du pays et pour rattraper les meilleurs au niveau international, ici, l'innovation technologique et l'innovation industrielle sont intégrées de manière fluide, et les nouvelles technologies et les nouveaux procédés sont testés directement sur la ligne de production.

Pour transformer les résultats scientifiques et technologiques de laboratoire en forces productives réelles, il faut généralement passer par une production pilote à petite échelle avant de pouvoir réaliser une production de masse à grande échelle. Afin d'accélérer la formation de forces productives de nouvelle qualité, l'équipe de développement de Zhongfu Shenying a choisi une voie d'innovation industrielle rapide, passant directement de 1 à N.

Chen Qiufei a déclaré que la raison pour laquelle ils ont pu franchir une génération de matériau en fibre de carbone en un peu plus de quatre ans tient à la validation effectuée sur la ligne de production industrialisée, permettant une transition rapide vers la production de masse une fois la validation terminée.

Zhang Guoliang estime qu'après plus de vingt ans d'accumulation, les progrès technologiques n'ont jamais cessé, et qu'à l'avenir, la résistance et les performances de la fibre de carbone pourront encore être améliorées d'un cran.