I. Principaux composants des machines agricoles

Châssis et carrosserie de machines agricoles en fibre de carbone

Avantages caractéristiques : La résistance spécifique (le rapport entre la résistance et la densité) des matériaux composites en fibre de carbone est 4 à 5 fois supérieure à celle de l'acier. Lorsqu'ils sont utilisés pour fabriquer les châssis ou les carrosseries de machines agricoles telles que les tracteurs et les moissonneuses, ils peuvent réduire le poids total de la machine de 15% à 30% tout en garantissant la solidité de la structure. Par exemple, les châssis des cabines de certaines machines agricoles haut de gamme sont fabriqués en fibre de carbone, ce qui permet non seulement de réduire la consommation de carburant, mais aussi d'améliorer la mobilité de l'équipement sur des terrains complexes.

Cas d'application : Le corps de certains robots agricoles japonais est constitué de matériaux composites en fibre de carbone, combinés à une conception légère, ce qui les rend plus aptes à fonctionner dans des espaces étroits tels que les serres et les vergers, tout en réduisant le compactage du sol.

2. Composants de transmission en fibre de carbone

Arbres de transmission et engrenages : Les arbres de transmission en fibre de carbone ont une excellente capacité d'amortissement, ce qui permet de réduire les vibrations et le bruit pendant le processus de transmission. Ils présentent également une forte résistance à la fatigue et leur durée de vie est 2 à 3 fois supérieure à celle des arbres de transmission en métal. Par exemple, si l'arbre d'entraînement d'une grande moissonneuse-batteuse est fabriqué en fibre de carbone, il peut réduire la fréquence de maintenance et améliorer l'efficacité opérationnelle.

Poulies et roulements : La résistance à l'usure et à la corrosion des matériaux composites en fibre de carbone les rend adaptés aux environnements agricoles humides et poussiéreux. Par exemple, lorsque la poulie d'une moissonneuse de riz est fabriquée en fibre de carbone, elle peut empêcher les pièces métalliques de rouiller en raison d'un contact prolongé avec la boue et l'eau, et réduire le phénomène de glissement de la courroie.

3. Composants de récolte et de travail du sol en fibre de carbone

Lame de coupe : la lame de tondeuse à gazon en matériau composite à matrice céramique renforcée de fibres de carbone est très dure et légère. Son efficacité de coupe est supérieure de 10% à celle des lames en acier traditionnelles, tout en réduisant la consommation d'énergie de l'équipement.

Soc de charrue : La surface du soc en fibre de carbone peut être recouverte d'une couche résistante à l'usure. Lorsqu'il travaille dans un sol argileux lourd, sa résistance est 15% inférieure à celle des socs métalliques, et il est moins susceptible d'adhérer à la terre, ce qui réduit les coûts de nettoyage.

Ii. Installations de plantation et de sélection

Cadre de serre en fibre de carbone

Avantages structurels : Les tubes en fibre de carbone ont une résistance élevée et une bonne robustesse. Ils sont utilisés pour construire l'armature des abris de serre et peuvent résister à des vents violents (jusqu'à des typhons de niveau 12) et à une neige abondante (charge de neige jusqu'à 0,5kN/㎡). De plus, ils sont 40% plus légers que les cadres en alliage d'aluminium, ce qui les rend pratiques pour le transport et l'installation.

Résistance aux intempéries : Les matériaux composites en fibre de carbone ne réagissent pas aux acides ou aux alcalis. Ils ne sont pas sujets à la corrosion dans les environnements à forte humidité et à forte pulvérisation de sel (tels que les zones côtières), et leur durée de vie peut atteindre plus de 20 ans, soit 2 à 3 fois celle des charpentes en acier traditionnelles.

Cas d'application : Certaines serres modernes aux Pays-Bas sont équipées de cadres en fibre de carbone et de panneaux photovoltaïques transparents, qui non seulement répondent aux besoins en lumière des plantes, mais produisent également de l'électricité pour l'autosuffisance, réalisant ainsi une intégration "plantation + énergie".

2. Cages et clôtures d'aquaculture en fibre de carbone

Aquaculture marine : Le cadre de la cage en fibre de carbone résiste à la corrosion par brouillard salin dans l'eau de mer et est 60% plus léger que le cadre en acier, ce qui facilite le remorquage et le déplacement des navires. Par exemple, les cages d'élevage de saumon en eaux profondes en Norvège sont fabriquées en matériaux composites à base de fibre de carbone, qui peuvent résister à l'impact des fortes vagues, réduire la fixation des organismes marins (grâce à une surface très lisse) et diminuer les coûts de nettoyage.

Aquaculture en eau douce : Les clôtures en fibre de carbone sont utilisées dans les étangs à poissons ou à crevettes. Elles empêchent le métal de rouiller et de polluer la qualité de l'eau et sont très solides, ce qui leur permet de résister à l'impact des poissons ou aux dégâts causés par les animaux sauvages.

3. Composants d'irrigation en fibre de carbone

Tuyaux d'adduction d'eau : La paroi intérieure des tuyaux composites en fibre de carbone est lisse et la résistance à l'écoulement de l'eau est 20% inférieure à celle des tuyaux en PVC, ce qui permet de réduire la consommation d'énergie des pompes d'irrigation. En outre, sa résistance à la haute pression (pression de travail jusqu'à 1,6 MPa) le rend adapté à l'irrigation au goutte-à-goutte, à l'irrigation par aspersion et à d'autres systèmes, en particulier dans les zones montagneuses ou les régions au relief complexe, ce qui peut réduire le risque de rupture de la canalisation.

Support de buse : Le support de buse en fibre de carbone est léger et peut être installé sur des drones ou des véhicules d'irrigation mobiles. Il permet d'ajuster avec souplesse l'angle de pulvérisation tout en réduisant la charge sur l'équipement.

Iii. Outils et consommables agricoles

Outils agricoles en fibre de carbone

Outils portatifs : les houes, faucilles, cisailles de jardin et autres outils en fibre de carbone sont plus légers de 50% que les outils en métal. L'utilisation à long terme peut réduire l'intensité du travail des agriculteurs. Par exemple, les ciseaux de jardin en fibre de carbone lancés par le Japon ont une lame en carbure de silicium renforcé de fibre de carbone, et leur durée de conservation du tranchant est trois fois supérieure à celle des ciseaux en acier.

Équipement dorsal : Les cadres de sacs à dos en fibre de carbone sont utilisés pour les pulvérisateurs à dos, les tondeuses à gazon, etc. Ils sont légers et très résistants, ce qui permet de répartir le poids de l'équipement et de réduire la fatigue des épaules des agriculteurs.

2. Outils auxiliaires d'élevage et de plantation de semis en fibre de carbone

Plateaux de semis : Les plateaux de semis en fibre de carbone ont une excellente conductivité thermique et une bonne perméabilité à l'air, ce qui favorise le développement des racines des semis. Ils sont également résistants à la corrosion par les moisissures et peuvent être réutilisés plus de 50 fois (les plateaux en plastique traditionnels ne peuvent être réutilisés que 10 à 15 fois).

Cadre de support pour plantes : Les tiges en fibre de carbone sont utilisées pour soutenir les plantes grimpantes telles que le raisin et les tomates. Elles sont solides et ne sont pas sujettes au vieillissement. Elles peuvent remplacer les tiges de bambou ou les cadres métalliques, réduisant ainsi le coût annuel de remplacement.

3. Composants de drones agricoles en fibre de carbone

Le cadre du fuselage : Le drone agricole adopte un fuselage en fibre de carbone, qui est léger (le poids total peut être contrôlé à moins de 5 kg) et présente une forte résistance aux chocs, ce qui le rend adapté aux opérations de protection des plantes à basse altitude. Par exemple, les bras et le train d'atterrissage des drones agricoles de la série T de DJI sont fabriqués en matériaux composites à base de fibre de carbone, ce qui augmente leur endurance de 15 minutes par rapport aux fuselages traditionnels en plastique.

Support du système de pulvérisation : Le support en fibre de carbone permet de fixer la boîte à pesticides et la buse, de réduire les vibrations pendant le vol et d'améliorer la précision de la pulvérisation (erreur inférieure à 5 cm).