Koolstofvezel, wat is het, toekomst en toepassing in de auto

El auto wereld het ondergaat een intense evolutie, een evolutie die haar vooral richt op efficiëntie. De carbon fiber, ook bekend als CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), is een van de materialen die het meest aan het woord is, en wordt steeds vaker gebruikt in serieauto's, en niet alleen in high-performance sportwagens. Zijn komst op de markt zal de komende jaren enorm zijn, dus we moeten weten wat koolstofvezel is.

We moeten weten wat velen omschrijven als het materiaal van de toekomst, en dat is dat het voldoet aan veel van de eisen waar fabrikanten naar op zoek zijn bij de constructie van nieuwe auto's. In het algemeen maakt koolstofvezel het mogelijk: gewicht verminderen terwijl u de stijfheid kunt vergroten van enkele stukken. Om deze reden wedden steeds meer fabrikanten op de komst ervan op straat, maar niet eerder dan een groot aantal ongemakken voor een materiaal dat nog steeds duur en ingewikkeld te produceren is.

Wat is koolstofvezel?

Koolstofvezel is als zodanig een relatief eenvoudig materiaal om te begrijpen, maar niet om te produceren. Het is een materiaal dat is samengesteld uit koolstofatomen die zich vormen zeer dunne vezels, 5 tot 10 micron, kleiner dan de diameter van een mensenhaar. Deze vezels zijn zo aan elkaar gevlochten dat er zeer stevige en lichte draden ontstaan. Deze threads zijn degene die gewoonlijk worden samengevoegd met honderden andere threads om de koolstofvezel stoffen dat het basismateriaal zal zijn van het te bouwen onderdeel.

Deze stof is als zodanig niet geschikt voor het maken van de sterke onderdelen die je nodig hebt, bijvoorbeeld het koolstofvezelchassis van een auto, en eigenlijk ook niet voor een eenvoudig stijf onderdeel. Het heeft een meer uitgebreid proces nodig dat bestaat uit het maken van de stukken uit mallen waar de vezeldoek wordt geplaatst. Is is behandeld met een reeks thermohardende harsen (het is de meest gebruikte methode) die door middel van een vacuümproces de lucht verwijdert, het weefsel aanpast aan de mal en de harsen verdicht. Dus, als het eenmaal droog is, hebben we al een stuk koolstofvezel. Niet alleen wordt de druk- en vacuümmethode gebruikt, maar het is de meest wijdverbreide voor gebruik dat we vandaag kennen. Het stuk moet verder worden behandeld door randen te vijlen of eventueel te schilderen of te beschermen.

De oorsprong van koolstofvezel:

Koolstofvezel of CFRP heeft, zoals alle materialen, een oorsprong, ondanks het feit dat de massakennis relatief dichtbij was. De eerste verschijningen dateren uit het einde van de XNUMXe eeuw, met de verschijning van de gloeilamp met kooldraad. Maar dat was natuurlijk niet de koolstofvezel die we vandaag kennen. Hiervoor moeten we vooruit in de kalender en teruggaan naar het midden van de vorige eeuw.

De eerste bruikbare toepassingen waren in de luchtvaart wereld, nog steeds een veelgebruikt materiaal op dit gebied. Maar het zien van hun resultaten, de wereld van motorracen raakte geïnteresseerd in het nieuwe materiaal, en sindsdien is het alleen maar toegenomen. Je hoeft alleen maar te zien hoe de elite van de autosport, de Formule 1, koolstofvezel misbruikt, niet alleen voor lichtheid en duurzaamheid, maar ook voor veiligheid.

toepassing in auto's

Koolstofvezel of CFRP wordt steeds vaker toegepast in de wereld van straatauto's, een van de materialen die we het meest zien in recente releases. Voor fabrikanten is het enorm interessant vanwege zijn eigenschappen zoals het is sterker dan staal en sterker dan aluminium. Bovendien heeft het niet dezelfde duurzaamheidsproblemen, zoals corrosie in metalen.

In straatauto's wordt het in verschillende delen gebruikt. Sommige carbon onderdelen zijn gewoon bekleding, of het nu voor spiegelkappen of interieur inserts is. De gewichtsbesparing is niet zo significant. Aan de andere kant gebruiken sommige modellen dit materiaal om carrosseriepanelen vervangenzoals de motorkap, het dak of aerodynamische elementen zoals spoilers. Het gewicht wordt in deze gevallen drastisch gewijzigd.

Een van de nieuwste evoluties van de toepassing van koolstofvezel in straatauto's is gekoppeld aan interne elementen. De koolstofvezel chassis of met koolstofvezelonderdelen zijn al een realiteit in het assortiment van sommige fabrikanten, en niet noodzakelijk bij sportwagens. Deze toepassing zal naar verwachting in de toekomst breder worden en ook muteren in nieuwe elementen zoals de draagarmen of het subframe.

velgen van koolstofvezel

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 velgen van koolstofvezel in een grote serie auto. Het is waar dat Koenigsegg het in sommige van zijn sportwagens al aanbood. Niet tevergeefs, de Mustang heeft een grotere productie, hoewel ook beperkt, en een veel lagere prijs.

Ford, gelieerd aan het gespecialiseerde bedrijf Koolstofrevolutie, biedt lichtere en resistentere wielen dan aluminium wielen. Ford beweert dat ze zijn beter bestand tegen stoepranden dan aluminium, maar ze zijn ook lichter, wat de onafgeveerde massa vermindert. Zozeer zelfs dat Ford, bij het plaatsen ervan in de Mustang, zegt dat het het chassis opnieuw moest kalibreren gezien de nieuwe reacties van de wielen.

Voor- en nadelen

Koolstofvezel heeft als zodanig voor- en nadelen. Te beginnen met de eerste, de voordelen, de bekendste is de ligereza. Juist omdat koolstofvezel zo resistent is, wat ook een van zijn voordelen is, kunnen we een kleinere hoeveelheid materiaal gebruiken voor dezelfde weerstand die een metalen onderdeel nodig heeft. Door minder materiaal te gebruiken en omdat het een lage dichtheid heeft, bespaart het een paar kilo's die van de globale berekening worden afgetrokken.

Aan de andere kant is het ook een materiaal bestand tegen externe agenten. Logischerwijs wordt koolstofvezel behandeld met resistente harsen en vernissen, maar het heeft het voordeel, bijvoorbeeld in vergelijking met een metalen onderdeel, dat het geen corrosie vertoont. module elasticiteit tegen metalen onderdelen is ook superieur. Geconfronteerd met temperatuurschommelingen, behoudt het ook zijn vorm.

De nadelen, zo niet het grootste nadeel, is de prijs. Het is een materiaal dat ingewikkeld om te maken, naast een nog lang productieproces dat niet past bij de huidige productie-eisen. Aan de andere kant, met behulp van de thermohardende harsen die veel worden gebruikt, is het een materiaal moeilijk te recyclen. In de toekomst, met het gebruik van thermoplastische harsen, zal dit punt eenvoudiger en beter haalbaar zijn. Ten slotte is koolstofvezel een goede geleider van elektriciteit.

ook om te versieren

Koolstofvezel wordt tegenwoordig meer gebruikt voor decoratie dan voor een echt nuttige functie. Ja het is waar dat de high-performance auto's, zonder de concurrentie te tellen waar de vraag nuttig is en niet zozeer esthetisch, ze genieten van meer duidelijkheid en eenvoud van koolstofvezel om de stijfheid te vergroten en het gewicht te verminderen. Op dit moment zijn er maar weinig wegauto's met een koolstofvezelchassis, en degenen die dat wel doen, kunnen zich meestal een hogere prijs veroorloven. Als voorbeeld hebben we daar de BMW i3, die zonder sportief te zijn gebruik maakt van een carbon chassis.

Maar verwar niet de koolstofvezel die op het chassis kan gaan, of elementen die echt lichtheid en weerstand vereisen, waarmee het alleen wordt gebruikt om te versieren. In feite is het bij veel gelegenheden gebruikelijker om voor dit laatste type stukjes glasvezel, goedkoper, met een koolstofvezeldoek erop versieren. Dit is bijvoorbeeld het geval bij een veelvoud aan lijstwerk die de interieurs bevolken. Het is iets dat we bijvoorbeeld ook zouden kunnen vinden in spiegelbehuizingen of sommige aerodynamische appendages. Carbon fiber vinyls imiteren het alleen.

Welke toekomst heeft hij?

Koolstofvezel is, ondanks dat het momenteel duur is voor fabrikanten, een van de meest vertederende materialen voor een industrie die streven naar maximale efficiëntie. Door zijn lichtheid is de auto als geheel minder zwaar en is het daarom niet nodig om grotere mechanica en een hoger verbruik te gebruiken. Die kleinere mechanica resulteren op hun beurt ook in een lager gewicht.

De toekomst voor koolstofvezel of CFRP in de autowereld is verzekerd, zeker wanneer deze wordt gerealiseerd het gebruik van thermoplastische harsen implementeren, wat de grote vooruitgang in deze kwestie zal zijn. De productie ervan zal sneller zijn, er zal meer worden geproduceerd en bijgevolg zal de prijs dalen. Daarom is de koolstofvezel zal uiteindelijk democratiseren. Zoals we al zeiden, zal met deze thermoplastische harstechniek ook recycling gemakkelijker worden, iets dat essentieel is in de autowereld.

Evenzo hebben hoogwaardige autofabrikanten gezien hoe koolstofvezel gunstig is voor hun creaties. De stijfheid maakt het ook mogelijk om stijver chassis die de werking van de schorsingen ten goede komen. We hebben in sommige gevallen van niet al te dure sportwagens al gezien hoe deze twee voordelen samensmelten, zoals in de Alfa Romeo 4C.

Op dit moment BMW is een van de fabrikanten die het conversieproces naar koolstofvezel het verst heeft ontwikkeld, en het verkoopt al twee voertuigen met een carbon chassis: de BMW i3 en i8. De samenwerkingsovereenkomsten Met gespecialiseerde fabrikanten geven ze een economische doorbraak aan dit materiaal, dat over een periode van ongeveer 5-10 jaar massale auto's op grotere schaal zou moeten bereiken.

Momenteel is het hoge sterkte staal om lichtere lichamen te creëren. Omdat het een sterker materiaal is dan conventioneel staal, kan er minder van worden gebruikt om dezelfde stijfheid te verkrijgen. Met minder materiaal wordt het gewicht van de set verlicht. CFRP zou de volgende stap moeten zijn in de constructie van voertuigchassis en carrosserieën, waarbij metalen onderdelen bijna volledig worden vervangen. Koolstofvezel en aluminium worden momenteel in verschillende onderdelen gebruikt om gewicht te besparen, zoals in de eerder genoemde Alfa Romeo 4C.