Carbon fiber, ano ito, hinaharap at aplikasyon sa kotse

El mundo ng sasakyan ito ay sumasailalim sa isang matinding ebolusyon, isang ebolusyon na pangunahing nagtuturo nito patungo sa kahusayan. Ang carbon fiber, na kilala rin bilang CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), ay isa sa mga materyales na nagbibigay ng pinakamaraming usapan, na lalong ginagamit sa mga seryeng sasakyan, at hindi lamang sa mga high-performance na sports car. Ang pagdating nito sa merkado ay magiging napakalaking sa mga darating na taon, kaya dapat nating malaman kung ano ang carbon fiber.

Dapat nating malaman kung ano ang inilalarawan ng marami bilang materyal ng hinaharap, at iyon ay natutugunan nito ang marami sa mga kinakailangan na hinahanap ng mga tagagawa sa pagtatayo ng mga bagong sasakyan. Sa malawak na pagsasalita, pinapayagan ng carbon fiber bawasan ang timbang habang maaari mong dagdagan ang paninigas ng ilang piraso. Para sa kadahilanang ito, parami nang parami ang mga tagagawa ang tumataya sa pagdating nito sa mga lansangan, ngunit hindi bago ang isang malaking bilang ng mga abala para sa isang materyal na mahal pa rin at kumplikadong gawin.

Ano ang carbon fiber?

Ang carbon fiber, tulad nito, ay isang medyo simpleng materyal upang maunawaan, ngunit hindi upang makagawa. Ito ay isang materyal na binubuo ng mga carbon atom na bumubuo napakanipis na mga hibla, 5 hanggang 10 microns, mas mababa sa diameter ng buhok ng tao. Ang mga hibla na ito ay pinagsama-sama sa paraang lumikha sila ng napaka-lumalaban at magaan na mga sinulid. Ang mga thread na ito ay ang mga karaniwang sumasali sa daan-daang iba pang mga thread upang lumikha ng mga tela ng carbon fiber na siyang magiging batayang materyal ng bahaging itatayo.

Ang tela na ito, tulad nito, ay hindi angkop para sa paglikha ng mga matibay na bahagi na kailangan mo, halimbawa, ang carbon fiber chassis ng isang kotse, o isang simpleng matibay na bahagi talaga. Kailangan nito ng mas detalyadong proseso na binubuo ng paglikha ng mga piraso mula sa mga hulma kung saan inilalagay ang hibla na tela. Ay ay ginagamot sa isang serye ng mga thermosetting resin (ito ang pinakaginagamit na paraan) na, sa pamamagitan ng proseso ng vacuum, ay nag-aalis ng hangin, iniangkop ang tela sa amag at pinapadikit ang mga resin. Kaya, kapag natuyo, mayroon na tayong piraso ng carbon fiber. Hindi lamang ang pressure at vacuum na paraan ang ginagamit, ngunit ito ang pinakalaganap para sa paggamit na alam natin ngayon. Ang piraso ay dapat na patuloy na tratuhin sa pamamagitan ng pag-file ng mga gilid o kahit na pagpipinta o pagprotekta kung kinakailangan.

Ang pinagmulan ng carbon fiber

Ang carbon fiber o CFRP ay, tulad ng lahat ng mga materyales, ay may pinagmulan, sa kabila ng katotohanan na ang kaalaman sa masa nito ay medyo malapit. Ang mga unang pagpapakita nito ay nagsimula noong katapusan ng ika-XNUMX na siglo, na may hitsura ng incandescent lamp na may carbon filament. Ngunit siyempre, hindi iyon ang carbon fiber na alam natin ngayon. Para dito kailangan nating sumulong sa kalendaryo at bumalik sa kalagitnaan ng huling siglo.

Ang mga unang kapaki-pakinabang na aplikasyon nito ay nasa mundo ng abyasyon, pagiging malawak na ginagamit na materyal sa larangang ito. Ngunit nakikita ang kanilang mga resulta, ang mundo ng Karera ng motor naging interesado sa bagong materyal, at mula noon ito ay tumaas lamang. Kailangan mo lang makita ang mga piling tao ng motorsport, Formula 1, kung paano ito inaabuso ang carbon fiber, hindi lamang para sa liwanag at tibay, kundi para din sa kaligtasan.

aplikasyon sa mga kotse

Ang carbon fiber o CFRP ay lalong inilalapat sa mundo ng mga sasakyan sa kalye, bilang isa sa mga materyales na nakikita namin sa mga kamakailang release. Para sa mga tagagawa, ito ay lubhang kawili-wili dahil sa mga katangian nito mas malakas kaysa sa bakal at mas malakas kaysa aluminyo. Bilang karagdagan, hindi ito nagdadala ng parehong mga problema sa tibay, tulad ng kaagnasan sa mga metal.

Sa mga sasakyan sa kalye ito ay ginagamit sa iba't ibang bahagi. Ang ilang bahagi ng carbon ay trim lamang, maging ito ay para sa mga takip ng salamin o panloob na pagsingit. Ang pagtitipid sa timbang ay hindi ganoon kahalaga. Sa kabilang banda, ginagamit ng ilang modelo ang materyal na ito upang palitan ang mga panel ng katawan, gaya ng takip ng makina, bubong, o mga elemento ng aerodynamic gaya ng mga spoiler. Ang timbang sa mga kasong ito ay lubhang binago.

Ang isa sa mga pinakabagong ebolusyon ng paggamit ng carbon fiber sa mga sasakyan sa kalye ay naka-link sa mga panloob na elemento. Ang chassis ng carbon fiber o may mga bahagi ng carbon fiber ay isang katotohanan na sa hanay ng ilang mga tagagawa, at hindi kinakailangan sa mga sports car. Ang application na ito ay inaasahang magiging mas malawak sa hinaharap, at dapat ding mag-mutate sa mga bagong elemento gaya ng mga suspension arm o subframe.

mga rim ng carbon fiber

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 mga rim ng carbon fiber sa isang malaking serye ng kotse. Totoo na ang Koenigsegg, sa ilan sa mga sports car nito, ay inalok na ito. Hindi walang kabuluhan, ang Mustang ay may mas malaking produksyon, bagaman limitado rin, at mas mababang presyo.

Ford, kaalyado sa dalubhasang kumpanya Carbon Revolution, nag-aalok ng mas magaan at mas lumalaban na mga gulong kaysa sa aluminyo. Sinasabi ng Ford na sila nga mas lumalaban sa mga curbs kaysa sa mga aluminyo, ngunit mas magaan din ang mga ito, na binabawasan ang mga unsprung na masa. Kaya't sinabi ng Ford, kapag inilagay ang mga ito sa Mustang, na kailangan nitong i-recalibrate ang tsasis dahil sa mga bagong reaksyon ng mga gulong.

Mga kalamangan at disadvantages

Ang carbon fiber, tulad nito, ay may mga pakinabang at disadvantages. Simula sa una, ang mga pakinabang, ang pinakakilala sa lahat ay ang gaan. Eksakto, ang carbon fiber, na sobrang lumalaban, na isa pa sa mga birtud nito, ay nagpapahintulot sa amin na gumamit ng mas maliit na halaga ng materyal para sa parehong pagtutol na kakailanganin ng isang bahagi ng metal. Sa pamamagitan ng paggamit ng mas kaunting materyal, at dahil ito ay mababa ang densidad, nakakatipid ito ng ilang kilo na mababawas sa pandaigdigang pagkalkula.

Sa kabilang banda, ito rin ay isang materyal lumalaban sa mga panlabas na ahente. Logically, ang carbon fiber ay ginagamot sa mga lumalaban na resin at barnis, ngunit ito ay may kalamangan, halimbawa kumpara sa isang bahagi ng metal, na hindi nagpapakita ng kaagnasan. modyul pagkalastiko laban sa mga bahagi ng metal ay mas mataas din. Nahaharap sa mga pagkakaiba-iba ng temperatura, napapanatili din nito ang hugis nito.

Ang mga disadvantages, kung hindi ang pangunahing kawalan, ay ang presyo. Ito ay isang materyal na kumplikadong gawin, bilang karagdagan sa pangangailangan ng isang mahabang proseso ng produksyon na hindi akma sa kasalukuyang mga kinakailangan sa produksyon. Sa kabilang banda, gamit ang thermosetting resins na malawakang ginagamit, ito ay isang materyal mahirap i-recycle. Sa hinaharap, sa paggamit ng mga thermoplastic resin, ang puntong ito ay magiging mas simple at mas magagawa. Sa wakas, ang carbon fiber ay isang magandang conductor ng kuryente.

din upang palamutihan

Mas ginagamit ang carbon fiber para sa dekorasyon kaysa sa isang talagang kapaki-pakinabang na function ngayon. Oo totoo na ang mataas na pagganap ng mga kotse, nang hindi binibilang ang kumpetisyon kung saan ang demand ay kapaki-pakinabang at hindi gaanong aesthetic, tinatamasa nila ang higit na kalinawan at pagiging simple ng carbon fiber upang mapataas ang higpit at mabawasan ang timbang. Sa ngayon ay kakaunti ang mga sasakyan sa kalsada na may carbon fiber chassis, at ang mga gumagawa ay karaniwang kayang bayaran ang mas mataas na presyo. Bilang isang halimbawa, mayroon kaming BMW i3, na hindi sporty ay gumagamit ng carbon chassis.

Ngunit huwag malito ang carbon fiber na maaaring pumunta sa chassis, o mga elemento na talagang nangangailangan ng liwanag at paglaban, kung saan ito ay ginagamit lamang upang palamutihan. Sa katunayan, sa maraming pagkakataon, para sa huling uri na ito ay mas karaniwan na gumamit ng mga piraso ng fiberglass, mas mura, na may telang carbon fiber sa itaas upang palamutihan. Ito ang kaso, halimbawa, ng maraming mga molding na naninirahan sa mga interior. Ito ay isang bagay na mahahanap din natin, halimbawa, sa mga salamin na housing o ilang aerodynamic na mga appendage. Ginagaya lang ito ng mga carbon fiber vinyl.

Anong kinabukasan mayroon siya?

Ang carbon fiber, sa kabila ng pagiging mahal para sa mga tagagawa sa ngayon, ay isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na materyales para sa isang industriya na humingi ng pinakamataas na kahusayan. Ang liwanag nito ay nagpapahintulot sa kotse sa kabuuan na maging mas mabigat at, samakatuwid, hindi kinakailangang gumamit ng mas malalaking mekanika at mas mataas na pagkonsumo. Sa turn, ang mga mas maliliit na mekanika ay nagreresulta din sa mas mababang timbang.

Ang hinaharap para sa carbon fiber o CFRP sa mundo ng automotive ay sigurado, lalo na kapag ito ay nakamit ipatupad ang paggamit ng thermoplastic resins, na magiging mahusay na pagsulong sa bagay na ito. Ang produksyon nito ay magiging mas mabilis, mas marami ang gagawin at, dahil dito, bababa ang presyo. Samakatuwid, ang carbon fiber mauuwi sa demokrasya. Tulad ng nabanggit na natin, sa pamamaraang ito ng thermoplastic resin, magiging mas madali din ang pag-recycle, isang bagay na mahalaga sa mundo ng automotive.

Gayundin, nakita ng mga tagagawa ng kotse na may mataas na pagganap kung paano kapaki-pakinabang ang carbon fiber para sa kanilang mga nilikha. Ang katigasan nito ay nagpapahintulot din na lumikha mas matigas na chassis na nakikinabang sa paggana ng mga suspensyon. Nakita na natin sa ilang kaso ng hindi masyadong mahal na mga sports car kung paano pinagsama ang dalawang bentahe na ito, gaya ng sa ang Alfa Romeo 4C.

Ngayon Ang BMW ay isa sa mga tagagawa na pinaka-advance ang proseso ng conversion nito sa carbon fiber, at nagbebenta na ito ng dalawang sasakyan na may carbon chassis: ang BMW i3 at i8. Ang mga kasunduan sa pakikipagtulungan Sa mga dalubhasang tagagawa, nagbibigay sila ng isang pang-ekonomiyang pahinga sa materyal na ito, na sa abot-tanaw ng mga 5-10 taon ay dapat na maabot ang mass sasakyan nang mas malawak.

Kasalukuyan ang mataas na lakas na bakal upang lumikha ng mas magaan na katawan. Dahil ito ay isang mas malakas na materyal kaysa sa maginoo na bakal, mas mababa nito ang maaaring magamit upang makakuha ng parehong katigasan. Sa mas kaunting materyal ay gumagaan ang bigat ng set. Ang CFRP ay dapat ang susunod na hakbang sa pagtatayo ng mga chassis at katawan ng sasakyan, halos ganap na pinapalitan ang mga bahagi ng metal. Ang carbon fiber at aluminyo ay kasalukuyang ginagamit sa iba't ibang bahagi upang mabawasan ang timbang, tulad ng sa nabanggit na Alfa Romeo 4C.