Serat karbon, apa itu, masa depan dan aplikasi di mobil

El dunia mobil itu sedang mengalami evolusi yang intens, sebuah evolusi yang terutama mengarahkannya menuju efisiensi. Itu serat karbon, juga dikenal sebagai CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), adalah salah satu bahan yang paling banyak dibicarakan, semakin banyak digunakan di mobil seri, dan tidak hanya di mobil sport performa tinggi. Kedatangannya di pasar akan sangat besar di tahun-tahun mendatang, jadi kita harus tahu apa itu serat karbon.

Kita harus tahu apa yang banyak orang gambarkan sebagai bahan masa depan, dan itu memenuhi banyak persyaratan yang dicari pabrikan dalam pembuatan mobil baru. Secara garis besar, serat karbon memungkinkan kurangi berat badan sementara Anda dapat meningkatkan kekakuan dari beberapa bagian. Untuk alasan ini, semakin banyak produsen yang bertaruh pada kedatangannya di jalanan, tetapi tidak sebelum sejumlah besar ketidaknyamanan untuk bahan yang masih mahal dan rumit untuk diproduksi.

Apa itu serat karbon?

Serat karbon, dengan demikian, adalah bahan yang relatif sederhana untuk dipahami, tetapi tidak untuk diproduksi. Ini adalah bahan yang terdiri dari atom karbon yang membentuk serat yang sangat tipis, 5 sampai 10 mikron, kurang dari diameter rambut manusia. Serat-serat ini dijalin bersama sedemikian rupa sehingga menghasilkan benang yang sangat tahan dan ringan. Utas ini adalah yang biasanya bergabung dengan ratusan utas lainnya untuk membuat kain serat karbon yang akan menjadi bahan dasar bagian yang akan dibangun.

Kain ini, dengan demikian, tidak cocok untuk membuat bagian-bagian kuat yang Anda butuhkan, misalnya, sasis serat karbon mobil, atau bagian kaku yang sederhana. Perlu proses yang lebih rumit yang terdiri dari membuat potongan-potongan dari cetakan tempat kain serat ditempatkan. Adalah diperlakukan dengan serangkaian resin termoset (ini adalah metode yang paling sering digunakan) yang, melalui proses vakum, menghilangkan udara, menyesuaikan kain dengan cetakan dan memadatkan resin. Jadi, setelah kering, kami sudah memiliki sepotong serat karbon. Tidak hanya metode tekanan dan vakum yang digunakan, tetapi juga yang paling luas penggunaannya yang kita kenal sekarang. Potongan harus terus dirawat dengan mengarsipkan tepi atau bahkan mengecat atau melindungi jika diperlukan.

Asal usul serat karbon

Serat karbon atau CFRP memiliki, seperti semua bahan, asal, terlepas dari fakta bahwa pengetahuan massanya relatif dekat. Kemunculannya yang pertama dimulai pada akhir abad ke-XNUMX, dengan munculnya lampu pijar dengan filamen karbon. Tapi tentu saja, itu bukan serat karbon yang kita kenal sekarang. Untuk ini kita harus maju dalam kalender dan kembali ke pertengahan abad terakhir.

Aplikasi pertama yang berguna ada di dunia penerbangan, masih menjadi bahan yang banyak digunakan di bidang ini. Tapi melihat hasilnya, dunia balap motor menjadi tertarik pada materi baru, dan sejak itu hanya meningkat. Anda hanya perlu melihat elit motorsport, Formula 1, bagaimana ia menyalahgunakan serat karbon, tidak hanya untuk ringan dan tahan lama, tetapi juga untuk keselamatan.

aplikasi di mobil

Serat karbon atau CFRP semakin banyak diterapkan pada dunia mobil jalanan, menjadi salah satu bahan yang paling banyak kita lihat dalam rilis terbaru. Bagi produsen, ini sangat menarik karena sifatnya yang apa adanya lebih kuat dari baja dan lebih kuat dari aluminium. Selain itu, tidak membawa masalah daya tahan yang sama, seperti korosi pada logam.

Di mobil jalanan digunakan di berbagai bagian. Beberapa part carbon hanya trim, entah itu untuk tutup spion atau insert interior. Penghematan beratnya tidak terlalu signifikan. Di sisi lain, beberapa model menggunakan bahan ini untuk ganti panel bodi, seperti penutup mesin, atap, atau elemen aerodinamis seperti spoiler. Bobot dalam kasus ini diubah secara drastis.

Salah satu evolusi terbaru dari penerapan serat karbon pada mobil jalanan adalah terkait dengan elemen internal. Itu sasis serat karbon atau dengan suku cadang serat karbon sudah menjadi kenyataan di kisaran beberapa produsen, dan belum tentu di antara mobil sport. Aplikasi ini diharapkan akan lebih luas di masa depan, dan juga harus bermutasi menjadi elemen baru seperti lengan suspensi atau subframe.

pelek serat karbon

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 pelek serat karbon dalam mobil seri besar. Memang benar bahwa Koenigsegg, di beberapa mobil sportnya, sudah menawarkannya. Tidak sia-sia, Mustang produksinya lebih banyak, meski juga terbatas, dan harganya jauh lebih murah.

Ford, bersekutu dengan perusahaan khusus Revolusi Karbon, menawarkan roda yang lebih ringan dan lebih tahan daripada yang aluminium. Ford mengklaim mereka lebih tahan terhadap trotoar dari yang aluminium, tetapi mereka juga lebih ringan, yang mengurangi massa unsprung. Sedemikian rupa sehingga Ford, ketika menempatkannya di Mustang, mengatakan bahwa ia harus mengkalibrasi ulang sasis karena reaksi roda yang baru.

Keuntungan dan kerugian

Serat karbon, dengan demikian, memiliki kelebihan dan kekurangan. Dimulai dengan yang pertama, kelebihannya, yang paling terkenal dari semuanya adalah keringanan. Tepatnya, serat karbon, karena sangat tahan, yang merupakan salah satu keunggulannya, memungkinkan kita menggunakan bahan dalam jumlah yang lebih kecil untuk ketahanan yang sama dengan yang dibutuhkan bagian logam. Dengan menggunakan lebih sedikit material, dan karena kepadatannya rendah, ini menghemat beberapa kilo yang akan dikurangi dari perhitungan global.

Di sisi lain, itu juga merupakan material tahan terhadap agen eksternal. Logikanya, serat karbon diperlakukan dengan resin dan pernis tahan, tetapi memiliki keuntungan, misalnya dibandingkan dengan bagian logam, tidak menimbulkan korosi. modul elastisitas terhadap bagian logam juga lebih unggul. Dihadapkan dengan variasi suhu, ia juga mempertahankan bentuknya.

Kerugiannya, jika bukan kelemahan utama, adalah harganya. Ini adalah bahan yang rumit untuk dibuat, selain membutuhkan proses produksi yang masih lama yang tidak sesuai dengan kebutuhan produksi saat ini. Di sisi lain, menggunakan resin termoset yang banyak digunakan, itu adalah bahan sulit didaur ulang. Di masa depan, dengan penggunaan resin termoplastik, titik ini akan lebih sederhana dan lebih layak. Akhirnya, serat karbon adalah konduktor listrik yang baik.

juga untuk menghias

Serat karbon lebih banyak digunakan untuk dekorasi daripada untuk fungsi yang sangat berguna saat ini. Ya memang benar bahwa mobil performa tinggi, tanpa memperhitungkan persaingan di mana persyaratannya berguna dan tidak terlalu estetis, mereka menikmati lebih banyak kejelasan dan kesederhanaan serat karbon untuk meningkatkan kekakuan dan mengurangi bobot. Saat ini ada beberapa mobil jalan raya dengan sasis serat karbon, dan mereka yang melakukannya biasanya mampu membayar harga yang lebih tinggi. Sebagai contoh ada BMW i3 yang tanpa kesan sporty menggunakan sasis karbon.

Tapi jangan bingung serat karbon yang bisa masuk ke dalam sasis, atau elemen yang benar-benar membutuhkan ringan dan tahan, yang hanya digunakan untuk menghias. Bahkan, dalam banyak kesempatan, untuk tipe terakhir ini lebih umum menggunakan potongan fiberglass, lebih murah, dengan kain serat karbon di atasnya mendekorasi. Ini adalah kasus, misalnya, banyak cetakan yang mengisi interior. Ini adalah sesuatu yang juga bisa kita temukan, misalnya, di rumah cermin atau beberapa pelengkap aerodinamis. Vinyl serat karbon hanya menirunya.

Masa depan apa yang dia miliki?

Serat karbon, meskipun mahal untuk produsen saat ini, adalah salah satu bahan yang paling menarik untuk industri yang mencari efisiensi maksimum. Ringannya memungkinkan mobil secara keseluruhan menjadi kurang berat dan, oleh karena itu, tidak perlu menggunakan mekanik yang lebih besar dan konsumsi yang lebih tinggi. Pada gilirannya, mekanik yang lebih kecil itu juga menghasilkan bobot yang lebih rendah.

Masa depan serat karbon atau CFRP di dunia otomotif terjamin, terlebih lagi ketika itu tercapai menerapkan penggunaan resin termoplastik, yang akan menjadi kemajuan besar dalam hal ini. Produksinya akan lebih cepat, akan lebih banyak diproduksi dan, akibatnya, harga akan turun. Oleh karena itu, serat karbon akan berakhir dengan demokratisasi. Seperti yang telah kami sebutkan, dengan teknik resin termoplastik ini, daur ulang juga akan lebih mudah, sesuatu yang vital dalam dunia otomotif.

Demikian juga, produsen mobil performa tinggi telah melihat bagaimana serat karbon bermanfaat untuk kreasi mereka. Kekakuannya juga memungkinkan untuk membuat sasis lebih kaku yang menguntungkan fungsi suspensi. Kami telah melihat dalam beberapa kasus mobil sport yang tidak terlalu mahal bagaimana kedua keunggulan ini bergabung, seperti dalam Alfa Romeo 4C.

Sekarang BMW adalah salah satu produsen yang paling maju dalam proses konversi ke serat karbon, dan sudah menjual dua kendaraan dengan sasis karbon: BMW i3 dan i8. Itu perjanjian kerjasama Dengan pabrikan khusus, mereka memberikan terobosan ekonomi untuk bahan ini, yang dalam jangka waktu sekitar 5-10 tahun akan mencapai mobil massal lebih luas.

Saat ini baja kekuatan tinggi untuk membuat tubuh lebih ringan. Karena merupakan bahan yang lebih kuat daripada baja konvensional, lebih sedikit yang dapat digunakan untuk mendapatkan kekakuan yang sama. Dengan bahan yang lebih sedikit, bobot set menjadi lebih ringan. CFRP harus menjadi langkah selanjutnya dalam konstruksi sasis dan bodi kendaraan, hampir sepenuhnya menggantikan bagian logam. Serat karbon dan aluminium saat ini digunakan di berbagai bagian untuk mengurangi berat, seperti pada Alfa Romeo 4C yang disebutkan di atas.