Uhlíkové vlákno, co to je, budoucnost a uplatnění v autě

El automobilový svět prochází intenzivní evolucí, evolucí, která jej směřuje především k účinnosti. The uhlíkové vlákno, také známý jako CFRP (Carbon Fibre Reinforced Plastic), je jedním z nejrozšířenějších materiálů, který se stále častěji používá v sériových vozech, a to nejen ve vysoce výkonných sportovních vozech. Jeho příchod na trh bude v příštích letech masivní, takže musíme vědět, co to uhlíkové vlákno je.

Musíme vědět, co mnozí označují za materiál budoucnosti, a to, že splňuje mnoho požadavků, které výrobci hledají při konstrukci nových vozů. Obecně řečeno, uhlíkové vlákno umožňuje snížit váhu a zároveň zvýšit tuhost některých kusů. Z tohoto důvodu stále více výrobců sází na jeho příchod do ulic, ale ne dříve než velké množství nepříjemností pro materiál, který je stále drahý a komplikovaný na výrobu.

Co je to uhlíkové vlákno?

Uhlíkové vlákno jako takové je poměrně jednoduchý materiál na pochopení, ale ne na výrobu. Je to materiál složený z atomů uhlíku, které se tvoří velmi tenkých vláken, 5 až 10 mikronů, méně než průměr lidského vlasu. Tato vlákna jsou spolu spletena tak, že vytvářejí velmi odolné a lehké nitě. Tato vlákna jsou ta, která se obvykle spojují se stovkami dalších vláken a vytvářejí tkaniny z uhlíkových vláken který bude základním materiálem dílu, který má být postaven.

Tato tkanina jako taková není vhodná pro vytváření pevných dílů, které potřebujete, například karbonový podvozek auta, ani jednoduché tuhé díly. Potřebuje propracovanější proces, který spočívá ve vytváření kusů z forem, kde je umístěna tkanina z vláken. Je je ošetřena řadou termosetových pryskyřic (je to nejpoužívanější metoda), která pomocí vakuového procesu odstraní vzduch, přizpůsobí látku formě a zhutní pryskyřice. Takže po zaschnutí už máme kus uhlíkového vlákna. Nejen, že se používá tlaková a vakuová metoda, ale je to nejrozšířenější pro použití, které dnes známe. Díl musí být dále ošetřován pilováním hran nebo dokonce nátěrem nebo ochranou, pokud je to požadováno.

Původ uhlíkových vláken

Karbonové vlákno nebo CFRP má jako všechny materiály svůj původ, přestože jeho masová znalost byla poměrně blízko. Jeho první výskyty se datují do konce XNUMX. století, kdy se objevila tzv žárovka s uhlíkovým vláknem. Ale samozřejmě to nebylo uhlíkové vlákno, které známe dnes. K tomu musíme pokročit v kalendáři a vrátit se do poloviny minulého století.

Jeho první užitečné aplikace byly v svět letectví, který je v této oblasti stále široce používaným materiálem. Ale vidět jejich výsledky, svět automobilové soutěže se o nový materiál začal zajímat a od té doby jen přibývá. Stačí vidět elitu motorsportu, formuli 1, jak zneužívá uhlíková vlákna nejen kvůli lehkosti a odolnosti, ale také kvůli bezpečnosti.

aplikace v autech

Uhlíková vlákna neboli CFRP se stále častěji používají ve světě pouličních automobilů, což je jeden z materiálů, který v posledních verzích vidíme nejčastěji. Pro výrobce je nesmírně zajímavý svými vlastnostmi takový, jaký je pevnější než ocel a pevnější než hliník. Navíc nenese stejné problémy s trvanlivostí, jako je koroze kovů.

V pouličních autech se používá v různých částech. Některé karbonové díly jsou pouze ozdobné, ať už jde o kryty zrcátek nebo vnitřní vložky. Úspora hmotnosti není tak výrazná. Na druhou stranu některé modely tento materiál využívají vyměnit panely karoserie, jako je kryt motoru, střecha, nebo aerodynamické prvky, jako jsou spoilery. Hmotnost je v těchto případech drasticky upravena.

Jedna z posledních evolucí aplikace uhlíkových vláken v silničních automobilech je spojena s vnitřními prvky. The podvozek z uhlíkových vláken nebo s díly z uhlíkových vláken jsou již realitou v sortimentu některých výrobců, a ne nutně mezi sportovními vozy. Očekává se, že tato aplikace bude v budoucnu širší a měla by také zmutovat do nových prvků, jako jsou ramena zavěšení nebo pomocný rám.

ráfky z uhlíkových vláken

Una de las últimas aplicaciones de la fibra de carbono o Carbon Fiber Reinforced Plastic en coches de calle ha sido en las llantas. Ford, con su Shelby Mustang GT350R, es el primer fabricante en ofrecer ráfky z uhlíkových vláken ve velkosériovém voze. Je pravda, že Koenigsegg to v některých svých sporťákech už nabízel. Ne nadarmo je Mustang větší produkce, i když také limitované, a mnohem nižší ceny.

Ford, spojený se specializovanou společností Uhlíková revoluce, nabízí lehčí a odolnější kola než hliníková. Ford tvrdí, že jsou odolnější vůči obrubníkům než hliníkové, ale jsou také lehčí, což snižuje neodpružené hmoty. Až tak, že Ford při jejich umístění do Mustangu říká, že musel překalibrovat podvozek vzhledem k novým reakcím kol.

Výhody a nevýhody

Uhlíkové vlákno jako takové má výhody i nevýhody. Počínaje prvním, výhodami, nejznámější ze všech je světlost. Právě to, že uhlíkové vlákno je tak odolné, což je další z jeho předností, nám umožňuje použít menší množství materiálu pro stejnou odolnost, jakou by potřeboval kovový díl. Spotřebou menšího množství materiálu a tím, že má nízkou hustotu, ušetří pár kilo, které budou odečteny z celkového výpočtu.

Na druhou stranu je to také materiál odolný vůči vnějším činitelům. Logicky je karbonové vlákno ošetřeno odolnými pryskyřicemi a laky, má však výhodu například oproti kovové části v tom, že nevykazuje korozi. modul pružnost proti kovovým částem je také lepší. Tváří v tvář změnám teploty si také zachovává svůj tvar.

Nevýhodami, ne-li hlavní nevýhodou, je cena. Jedná se o materiál, který složité vyrobit, navíc potřebuje stále dlouhý výrobní proces, který neodpovídá současným požadavkům výroby. Na druhou stranu při použití termosetových pryskyřic, které jsou široce používány, jde o materiál těžko recyklovatelné. V budoucnu, s použitím termoplastických pryskyřic, bude tento bod jednodušší a životaschopnější. Konečně, uhlíkové vlákno je dobrý vodič elektřiny.

také na ozdobu

Uhlíkové vlákno se dnes používá spíše na ozdobu než na skutečně užitečnou funkci. Ano je pravda, že vysoce výkonné vozyBez ohledu na konkurenci, kde je poptávka užitečná a ne tolik estetická, mají větší jasnost a jednoduchost uhlíkových vláken pro zvýšení tuhosti a snížení hmotnosti. V současné době existuje jen málo silničních vozů s karbonovým podvozkem a ty, které je mají, si obvykle mohou dovolit vyšší cenu. Jako příklad zde máme BMW i3, které, aniž by bylo sportovní, používá karbonový podvozek.

Nepleťte si ale uhlíková vlákna, která mohou jít do šasi, nebo prvky, které opravdu vyžadují lehkost a odolnost, kterými se pouze zdobí. Ve skutečnosti je při mnoha příležitostech pro tento poslední typ běžnější použití kusů sklolaminát, levnější, s látkou z uhlíkových vláken nahoře ozdobit. To je případ například velkého množství lišt, které obývají interiéry. Je to něco, co bychom mohli najít také například v krytech zrcátek nebo některých aerodynamických doplňcích. Vinyl z uhlíkových vláken to pouze napodobuje.

Jakou má budoucnost?

Uhlíkové vlákno, přestože je v současnosti pro výrobce drahé, je jedním z nejroztomilejších materiálů pro průmysl hledat maximální efektivitu. Díky své lehkosti je vůz jako celek méně těžký a není tedy nutné používat větší mechaniku a vyšší spotřebu. Tyto menší mechaniky zase mají za následek nižší hmotnost.

Budoucnost uhlíkových vláken nebo CFRP v automobilovém světě je zaručena, ještě více, když se jí podaří dosáhnout implementovat použití termoplastických pryskyřic, což bude v této věci velký pokrok. Jeho výroba bude rychlejší, bude se vyrábět více a následně se sníží cena. Proto uhlíkové vlákno skončí demokratizací. Jak jsme již zmínili, s touto technikou termoplastické pryskyřice bude také snazší recyklace, což je v automobilovém světě životně důležité.

Stejně tak výrobci vysoce výkonných automobilů viděli, jak jsou uhlíková vlákna prospěšná pro jejich výtvory. Jeho tuhost také umožňuje tvořit tužší podvozek které prospívají fungování odpružení. Jak tyto dvě výhody splývají, jako v., jsme již viděli v některých případech nepříliš drahých sportovních vozů Alfa Romeo 4C.

Nyní BMW je jedním z výrobců, kteří nejvíce pokročili v procesu přeměny na uhlíková vlákna, a prodává již dvě vozidla s karbonovým podvozkem: BMW i3 a i8. The dohody o spolupráci Se specializovanými výrobci dávají ekonomickou přestávku tomuto materiálu, který by se měl v horizontu cca 5-10 let dostat do masových automobilů šířeji.

V současné době vysokopevnostní oceli k vytvoření lehčích těl. Vzhledem k tomu, že se jedná o pevnější materiál než běžná ocel, lze ho k dosažení stejné tuhosti použít méně. Díky menšímu množství materiálu je váha soupravy odlehčena. CFRP by měl být dalším krokem v konstrukci podvozků a karoserií vozidel a téměř zcela nahradit kovové díly. Karbonové vlákno a hliník se v současné době používají v různých částech pro snížení hmotnosti, jako ve výše zmíněné Alfě Romeo 4C.