Ogljikova vlakna, kaj je to, prihodnost in uporaba v avtomobilu

El avtomobilski svet doživlja intenzivno evolucijo, evolucijo, ki jo usmerja predvsem v učinkovitost. The ogljikova vlakna, znan tudi kot CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), je eden izmed materialov, o katerih se največ govori, vse pogosteje pa se uporablja v serijskih avtomobilih in ne le v visokozmogljivih športnih avtomobilih. Njegov prihod na trg bo v prihodnjih letih množičen, zato moramo vedeti, kaj so karbonska vlakna.

Vedeti moramo, kaj mnogi opisujejo kot material prihodnosti, in to je, da izpolnjuje številne zahteve, ki jih proizvajalci iščejo pri izdelavi novih avtomobilov. Na splošno ogljikova vlakna omogočajo zmanjšajte težo, medtem ko lahko povečate togost nekaj kosov. Zaradi tega vse več proizvajalcev stavi na njegov prihod na ulice, a ne pred velikim številom nevšečnosti za še vedno drag in zapleten material.

Kaj so ogljikova vlakna?

Ogljikova vlakna kot taka so razmeroma preprost material za razumevanje, ne pa tudi za proizvodnjo. Je material, sestavljen iz ogljikovih atomov, ki tvorijo zelo tanka vlakna, 5 do 10 mikronov, manj kot premer človeškega lasu. Ta vlakna so spletena tako, da tvorijo zelo odporne in lahke niti. Te niti so tiste, ki se običajno združijo s stotinami drugih niti, da ustvarijo tkanine iz ogljikovih vlaken ki bo osnovni material dela, ki ga je treba zgraditi.

Ta tkanina kot taka ni primerna za ustvarjanje močnih delov, ki jih potrebujete, na primer šasije avtomobila iz ogljikovih vlaken, niti preprostega togega dela. Potrebuje bolj izpopolnjen postopek, ki vključuje ustvarjanje kosov iz kalupov, kamor se namesti tkanina iz vlaken. je je obdelan s serijo termoreaktivnih smol (najpogosteje uporabljena metoda), ki z vakuumskim postopkom izloči zrak, tkanino prilagodi kalupu in zbije smole. Torej, ko se posuši, že imamo kos ogljikovih vlaken. Ne samo, da se uporablja tlačna in vakuumska metoda, ampak je najbolj razširjena za uporabo, kar jih poznamo danes. Kos je treba še naprej obdelati s piljenjem robov ali celo z barvanjem ali zaščito, če je potrebno.

Izvor ogljikovih vlaken

Ogljikova vlakna ali CFRP imajo, tako kot vsi materiali, izvor, kljub dejstvu, da je njihovo množično poznavanje relativno blizu. Njeni prvi pojavi segajo v konec XNUMX. stoletja, ko se je pojavila žarnica z žarilno nitko z ogljikovo nitko. A to seveda niso bila ogljikova vlakna, ki jih poznamo danes. Za to moramo koledarsko napredovati in se vrniti v sredino prejšnjega stoletja.

Njegove prve uporabne aplikacije so bile v letalski svet, ki je še vedno široko uporabljen material na tem področju. Toda ko vidimo njihove rezultate, svet dirkanje z motorji se je začelo zanimati za nov material in od takrat je le še naraščalo. Videti morate le elito motošporta, Formulo 1, kako zlorablja ogljikova vlakna, ne le za lahkotnost in vzdržljivost, ampak tudi za varnost.

uporaba v avtomobilih

Ogljikova vlakna ali CFRP se vse pogosteje uporabljajo v svetu uličnih avtomobilov, saj so eden od materialov, ki jih najpogosteje vidimo v zadnjih izdajah. Za proizvajalce je zaradi svojih lastnosti izjemno zanimiva močnejši od jekla in močnejši od aluminija. Poleg tega nima enakih težav z vzdržljivostjo, kot je korozija v kovinah.

V cestnih avtomobilih se uporablja v različnih delih. Nekateri karbonski deli so le okraski, pa naj gre za pokrove ogledal ali vstavke v notranjosti. Prihranek pri teži ni tako pomemben. Po drugi strani pa nekateri modeli uporabljajo ta material za zamenjajte karoserijske plošče, kot so pokrov motorja, streha ali aerodinamični elementi, kot so spojlerji. Teža se v teh primerih drastično spremeni.

Eden najnovejših razvojev uporabe ogljikovih vlaken v cestnih avtomobilih je povezan z notranjimi elementi. The šasija iz ogljikovih vlaken ali z deli iz ogljikovih vlaken so že realnost v ponudbi nekaterih proizvajalcev in ne nujno med športnimi avtomobili. Pričakuje se, da bo ta uporaba v prihodnosti širša in naj bi mutirala tudi v nove elemente, kot so vzmetne roke ali pomožni okvir.

platišča iz ogljikovih vlaken

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 platišča iz ogljikovih vlaken v velikoserijskem avtomobilu. Res je, da ga je Koenigsegg v nekaterih svojih športnih avtomobilih že ponujal. Ne zaman, Mustang ima večjo proizvodnjo, čeprav tudi omejeno, in precej nižjo ceno.

Ford, povezan s specializiranim podjetjem Ogljikova revolucija, ponuja lažja in bolj odporna kolesa kot aluminijasta. Ford trdi, da so bolj odporen proti robnikom kot aluminijasti, so pa tudi lažji, kar zmanjšuje nevzmetne mase. Tako zelo, da Ford, ko jih namešča v Mustanga, pravi, da je moral znova umeriti šasijo glede na nove odzive koles.

Prednosti in slabosti

Ogljikova vlakna kot taka imajo prednosti in slabosti. Začenši s prvimi, prednostmi, najbolj znana od vseh je lahkotnost. Natančneje, karbonska vlakna so tako odporna, kar je še ena od njihovih vrlin, nam omogoča, da uporabimo manjšo količino materiala za enako odpornost, kot bi jo potreboval kovinski del. Z manjšo uporabo materiala in ker je nizke gostote, prihrani nekaj kilogramov, ki bodo odšteti od skupnega izračuna.

Po drugi strani pa je tudi material odporen na zunanje dejavnike. Logično je, da so ogljikova vlakna obdelana z odpornimi smolami in laki, vendar imajo prednost, na primer v primerjavi s kovinskimi deli, da ne povzročajo korozije. modul elastičnost tudi proti kovinskim delom. Tudi ob temperaturnih nihanjih ohranja svojo obliko.

Slabosti, če ne glavna pomanjkljivost, je cena. Je material, ki zapleteno za izdelavo, poleg tega, da potrebuje še vedno dolg proizvodni proces, ki ne ustreza trenutnim proizvodnim zahtevam. Po drugi strani pa je z uporabo termoreaktivnih smol, ki se pogosto uporabljajo, material težko reciklirati. V prihodnosti bo z uporabo termoplastičnih smol ta točka enostavnejša in bolj izvedljiva. Končno so ogljikova vlakna dober prevodnik električne energije.

tudi za okrasitev

Ogljikova vlakna se danes uporabljajo bolj za okras kot za res uporabno funkcijo. Da, res je, da visoko zmogljive avtomobile, ne da bi upoštevali konkurenco, kjer je povpraševanje uporabno in ne toliko estetsko, uživajo v večji jasnosti in preprostosti ogljikovih vlaken za večjo togost in zmanjšanje teže. Trenutno je malo cestnih avtomobilov s podvozjem iz ogljikovih vlaken in tisti, ki ga imajo, si običajno lahko privoščijo višjo ceno. Kot primer imamo BMW i3, ki uporablja karbonsko šasijo, ne da bi bil športen.

Vendar ne zamenjujte ogljikovih vlaken, ki so lahko v ohišju, ali elementov, ki resnično zahtevajo lahkotnost in odpornost, s katerimi se uporablja le za dekoracijo. Pravzaprav je ob mnogih priložnostih za to zadnjo vrsto pogostejša uporaba kosov steklena vlakna, cenejša, s krpo iz ogljikovih vlaken na vrhu okrasiti. To velja na primer za množico letvic, ki poseljujejo notranjost. Nekaj, kar bi lahko našli tudi na primer v ohišjih ogledal ali kakšnih aerodinamičnih dodatkih. Vinili iz ogljikovih vlaken ga le posnemajo.

Kakšno prihodnost ima?

Ogljikova vlakna, čeprav so trenutno draga za proizvajalce, so eden najbolj prikupnih materialov za industrijo, ki iskati največjo učinkovitost. Njegova lahkotnost omogoča manjšo težo avtomobila kot celote in zato ni potrebna večja mehanika in večja poraba. Posledica te manjše mehanike je tudi manjša teža.

Prihodnost ogljikovih vlaken ali CFRP v avtomobilskem svetu je zagotovljena, še toliko bolj, ko bo dosežena izvajajo uporabo termoplastičnih smol, kar bo velik napredek v tej zadevi. Njegova proizvodnja bo hitrejša, proizvedenega bo več in posledično se bo cena znižala. Zato karbonska vlakna se bo na koncu demokratiziral. Kot smo že omenili, bo s to tehniko termoplastičnih smol lažje tudi recikliranje, kar je v avtomobilskem svetu nekaj bistvenega pomena.

Podobno so proizvajalci visoko zmogljivih avtomobilov videli, kako so ogljikova vlakna koristna za njihove stvaritve. Njegova togost omogoča tudi ustvarjanje trše podvozje ki koristijo delovanju suspenzij. Pri nekaterih ne pretirano dragih športnih avtomobilih smo že videli, kako se ti dve prednosti združita, kot pri Alfa Romeo 4C.

Zdaj BMW je eden izmed proizvajalcev, ki je najbolj napredoval v procesu predelave na ogljikova vlakna, prodaja pa že dve vozili s karbonsko šasijo: BMW i3 in i8. The sporazumi o sodelovanju S specializiranimi proizvajalci dajejo ekonomski premor temu materialu, ki naj bi v obzorju približno 5-10 let širše dosegel množične avtomobile.

Trenutno jekla visoke trdnosti za ustvarjanje lažjih teles. Ker je močnejši material od običajnega jekla, ga je mogoče uporabiti manj za doseganje enake togosti. Z manj materiala je teža kompleta lažja. CFRP bi moral biti naslednji korak pri izdelavi šasije in karoserije vozil, ki bi skoraj v celoti nadomestil kovinske dele. Ogljikova vlakna in aluminij se trenutno uporabljajo v različnih delih za zmanjšanje teže, kot pri prej omenjeni Alfa Romeo 4C.