Gentian karbon, apakah itu, masa depan dan aplikasi dalam kereta

El dunia kereta ia sedang mengalami evolusi yang sengit, evolusi yang terutamanya mengarahkannya ke arah kecekapan. The serat karbon, juga dikenali sebagai CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), adalah salah satu bahan yang paling banyak bercakap, semakin digunakan dalam kereta siri, dan bukan sahaja dalam kereta sport berprestasi tinggi. Ketibaannya di pasaran akan menjadi besar pada tahun-tahun akan datang, jadi kita mesti tahu apa itu serat karbon.

Kita mesti tahu apa yang disifatkan ramai sebagai bahan masa depan, dan itu adalah ia memenuhi banyak keperluan yang dicari oleh pengeluar dalam pembinaan kereta baharu. Secara umum, gentian karbon membenarkan mengurangkan berat badan sementara anda boleh meningkatkan kekakuan daripada beberapa keping. Atas sebab ini, semakin banyak pengeluar bertaruh pada ketibaannya di jalanan, tetapi tidak sebelum sejumlah besar kesulitan untuk bahan yang masih mahal dan rumit untuk dihasilkan.

Apakah gentian karbon?

Serat karbon, oleh itu, adalah bahan yang agak mudah untuk difahami, tetapi bukan untuk dihasilkan. Ia adalah bahan yang terdiri daripada atom karbon yang terbentuk gentian yang sangat nipis, 5 hingga 10 mikron, kurang daripada diameter rambut manusia. Gentian ini dijalin bersama sedemikian rupa sehingga menghasilkan benang yang sangat tahan dan ringan. Utas ini adalah yang biasanya bergabung dengan ratusan utas lain untuk mencipta fabrik gentian karbon yang akan menjadi bahan asas bahagian yang akan dibina.

Fabrik ini, oleh itu, tidak sesuai untuk mencipta bahagian kukuh yang anda perlukan, contohnya, casis gentian karbon kereta, mahupun bahagian tegar yang ringkas. Ia memerlukan proses yang lebih terperinci yang terdiri daripada mencipta kepingan daripada acuan di mana kain gentian diletakkan. Adakah dirawat dengan siri resin termoset (ia adalah kaedah yang paling banyak digunakan) yang, melalui proses vakum, menghilangkan udara, menyesuaikan fabrik dengan acuan dan memampatkan resin. Jadi, apabila kering, kita sudah mempunyai sekeping serat karbon. Bukan sahaja kaedah tekanan dan vakum digunakan, tetapi ia adalah yang paling meluas untuk kegunaan yang kita tahu hari ini. Sekeping mesti terus dirawat dengan memfailkan tepi atau bahkan mengecat atau melindungi jika diperlukan.

Asal usul gentian karbon

Serat karbon atau CFRP mempunyai, seperti semua bahan, asal, walaupun pada hakikatnya pengetahuan jisimnya agak hampir. Penampilan pertamanya bermula pada akhir abad ke-XNUMX, dengan kemunculan lampu pijar dengan filamen karbon. Tetapi sudah tentu, itu bukan gentian karbon yang kita tahu hari ini. Untuk ini kita mesti maju dalam kalendar dan kembali ke pertengahan abad yang lalu.

Aplikasi berguna pertamanya adalah dalam dunia penerbangan, masih menjadi bahan yang digunakan secara meluas dalam bidang ini. Tetapi melihat keputusan mereka, dunia perlumbaan motor menjadi berminat dengan bahan baru, dan sejak itu ia hanya meningkat. Anda hanya perlu melihat elit sukan permotoran, Formula 1, bagaimana ia menyalahgunakan gentian karbon, bukan sahaja untuk ringan dan ketahanan, tetapi juga untuk keselamatan.

aplikasi dalam kereta

Gentian karbon atau CFRP semakin digunakan pada dunia kereta jalanan, sebagai salah satu bahan yang paling kami lihat dalam keluaran terbaru. Bagi pengeluar, ia sangat menarik kerana sifatnya yang sedia ada lebih kuat daripada keluli dan lebih kuat daripada aluminium. Di samping itu, ia tidak membawa masalah ketahanan yang sama, seperti kakisan dalam logam.

Dalam kereta jalanan ia digunakan di bahagian yang berbeza. Sesetengah bahagian karbon hanya dipangkas, sama ada untuk penutup cermin atau sisipan dalaman. Penjimatan berat tidak begitu ketara. Sebaliknya, sesetengah model menggunakan bahan ini untuk menggantikan panel badan, seperti penutup enjin, bumbung atau elemen aerodinamik seperti spoiler. Berat dalam kes ini diubah suai secara drastik.

Salah satu evolusi terkini penggunaan gentian karbon dalam kereta jalanan dikaitkan dengan elemen dalaman. The casis gentian karbon atau dengan bahagian gentian karbon sudah menjadi realiti dalam julat beberapa pengeluar, dan tidak semestinya dalam kalangan kereta sport. Aplikasi ini dijangka akan menjadi lebih luas pada masa hadapan, dan juga harus berubah menjadi elemen baharu seperti lengan penggantungan atau subframe.

rim gentian 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 rim gentian karbon dalam kereta siri besar. Memang benar bahawa Koenigsegg, dalam beberapa kereta sportnya, sudah menawarkannya. Tidak sia-sia, Mustang adalah pengeluaran yang lebih besar, walaupun juga terhad, dan harga yang jauh lebih rendah.

Ford, bersekutu dengan syarikat khusus itu Revolusi Karbon, menawarkan roda yang lebih ringan dan lebih tahan berbanding roda aluminium. Ford mendakwa begitu lebih tahan terhadap sekatan daripada aluminium, tetapi ia juga lebih ringan, yang mengurangkan jisim yang tidak bercabang. Sehinggakan Ford, apabila meletakkannya di Mustang, mengatakan bahawa ia perlu menentukur semula casis memandangkan tindak balas baru roda.

Kelebihan dan kekurangan

Serat karbon, oleh itu, mempunyai kelebihan dan kekurangan. Bermula dengan yang pertama, kelebihan, yang paling terkenal dari semua adalah keringanan. Tepatnya, gentian karbon, yang sangat tahan, yang merupakan satu lagi kebaikannya, membolehkan kita menggunakan jumlah bahan yang lebih kecil untuk rintangan yang sama yang diperlukan oleh bahagian logam. Dengan menggunakan lebih sedikit bahan, dan kerana ia berketumpatan rendah, ia menjimatkan beberapa kilo yang akan ditolak daripada pengiraan global.

Sebaliknya, ia juga merupakan bahan tahan terhadap agen luar. Secara logiknya, gentian karbon dirawat dengan resin dan varnis tahan, tetapi ia mempunyai kelebihan, contohnya berbanding bahagian logam, tidak menimbulkan kakisan. modul keanjalan terhadap bahagian logam juga lebih baik. Menghadapi variasi suhu, ia juga mengekalkan bentuknya.

Kelemahan, jika bukan kelemahan utama, adalah harga. Ia adalah bahan yang rumit untuk dibuat, selain memerlukan proses pengeluaran yang masih panjang yang tidak sesuai dengan keperluan pengeluaran semasa. Sebaliknya, menggunakan resin termoset yang digunakan secara meluas, ia adalah bahan sukar untuk dikitar semula. Pada masa akan datang, dengan penggunaan resin termoplastik, titik ini akan menjadi lebih mudah dan lebih berdaya maju. Akhirnya, gentian karbon adalah konduktor elektrik yang baik.

juga untuk menghias

Gentian karbon digunakan lebih banyak untuk hiasan daripada untuk fungsi yang sangat berguna hari ini. Ya memang benar bahawa kereta berprestasi tinggi, tanpa mengira persaingan di mana permintaannya berguna dan tidak begitu estetik, mereka menikmati lebih kejelasan dan kesederhanaan gentian karbon untuk meningkatkan ketegaran dan mengurangkan berat badan. Pada masa ini terdapat beberapa kereta jalan raya dengan casis gentian karbon, dan kereta yang melakukannya biasanya mampu membayar harga yang lebih tinggi. Sebagai contoh di sana kita mempunyai BMW i3, yang tanpa sporty menggunakan casis karbon.

Tetapi jangan mengelirukan gentian karbon yang boleh masuk ke dalam casis, atau unsur-unsur yang benar-benar memerlukan ringan dan rintangan, yang dengannya ia hanya digunakan untuk menghias. Malah, pada banyak keadaan, untuk jenis terakhir ini adalah lebih biasa untuk menggunakan kepingan gentian kaca, lebih murah, dengan kain gentian karbon di atasnya untuk menghias. Ini adalah kes, sebagai contoh, pelbagai acuan yang mengisi bahagian dalam. Ia adalah sesuatu yang juga boleh kita temui, contohnya, dalam perumah cermin atau beberapa pelengkap aerodinamik. Vinil gentian karbon hanya menirunya.

Apakah masa depan yang dia ada?

Gentian karbon, walaupun mahal untuk pengeluar pada masa ini, adalah salah satu bahan yang paling menarik untuk industri itu mencari kecekapan maksimum. Keringanannya membolehkan kereta secara keseluruhan menjadi kurang berat dan, oleh itu, tidak perlu menggunakan mekanik yang lebih besar dan penggunaan yang lebih tinggi. Sebaliknya, mekanik yang lebih kecil itu juga menghasilkan berat yang lebih rendah.

Masa depan gentian karbon atau CFRP dalam dunia automotif adalah terjamin, lebih-lebih lagi apabila ia dicapai melaksanakan penggunaan resin termoplastik, yang akan menjadi kemajuan besar dalam perkara ini. Pengeluarannya akan lebih cepat, lebih banyak akan dihasilkan dan, akibatnya, harga akan menurun. Oleh itu, gentian karbon akhirnya akan berdemokrasi. Seperti yang telah kami nyatakan, dengan teknik resin termoplastik ini, kitar semula juga akan menjadi lebih mudah, sesuatu yang penting dalam dunia automotif.

Begitu juga, pengeluar kereta berprestasi tinggi telah melihat bagaimana gentian karbon bermanfaat untuk ciptaan mereka. Ketegarannya juga membolehkan untuk mencipta casis yang lebih tegar yang memberi manfaat kepada fungsi penggantungan. Kami telah melihat dalam beberapa kes kereta sport yang tidak terlalu mahal bagaimana kedua-dua kelebihan ini bergabung, seperti dalam Alfa Romeo 4C.

Sekarang BMW adalah salah satu pengeluar yang telah memajukan proses penukarannya kepada gentian karbon, dan ia sudah pun menjual dua kenderaan dengan casis karbon: BMW i3 dan i8. The perjanjian kerjasama Dengan pengilang khusus, mereka memberi rehat ekonomi kepada bahan ini, yang dalam ufuk kira-kira 5-10 tahun akan mencapai kereta massa dengan lebih meluas.

Pada masa ini keluli berkekuatan tinggi untuk mencipta badan yang lebih ringan. Oleh kerana ia adalah bahan yang lebih kuat daripada keluli konvensional, kurang daripadanya boleh digunakan untuk mendapatkan ketegaran yang sama. Dengan bahan yang kurang berat set diringankan. CFRP sepatutnya menjadi langkah seterusnya dalam pembinaan casis dan badan kenderaan, hampir sepenuhnya menggantikan bahagian logam. Gentian karbon dan aluminium kini digunakan di bahagian yang berbeza untuk mengurangkan berat, seperti dalam Alfa Romeo 4C yang disebutkan di atas.