Роль вуглецевого волокна в автомобільній промисловості
Будь то поліпшення існуючого продукту або розробка абсолютно нового продукту, вибір автомобільного кузовного матеріалу є дуже важливим кроком для автовиробника,
Композити є другим за величиною класом матеріалів після чорних металів і сплавів (68% від ваги транспортного засобу) і мають широкий спектр застосування в автомобільній промисловості. Пластмаси використовуються в компонентах інтер'єру, дверних і дорожніх вузлах, і складають близько 50% комерційних автомобілів. Використання пластмас еволюціонувало з плином часу, і ранні пластмаси використовувалися завдяки своїм хорошим механічним властивостям, відмінному зовнішньому вигляду, самофарбованню і т.д. Але зараз пластик в основному використовується в автомобілях, на які припадає близько 10-15% від загальної ваги автомобіля, завдяки своїй невеликій вазі, довговічності, міцності, гнучкій конструкції, корозійній стійкості, високій продуктивності і низькій вартості.
Новітні технології композитних матеріалів пропонують значні переваги перед звичайними матеріалами в автомобільній промисловості. Сьогодні композити є перспективним матеріалом для багатьох застосувань. Склопластикові композити - це більш легкі матеріали, які пропонують широкий спектр переваг для автомобільної промисловості через їх низьку щільність і потенційну енергію для зниження ваги транспортного засобу. Композити є ідеальними замінами для металевих конструкцій, які поглинають ударну енергію в автомобільних і військових додатках завдяки поліпшеним характеристикам ударної продуктивності, можливостям поглинання енергії, невеликій вазі та корозійній стійкості. Відмінна корозійна стійкість та інші хімічні властивості можуть допомогти виробникам продовжити термін служби окремих компонентів і цілих транспортних засобів. Поліпшення дизайну транспортних засобів, зміна нормативних вимог, зосередження уваги на стійкості та використання легких матеріалів у транспортних засобах призвели до величезного зростання пластикових компонентів в автомобільній промисловості. Пластмаси можуть бути сформовані в складну геометрію з відновлюваної сировини і мати різноманітні полімери, що дозволяє їх легко замінити в декількох частинах і легше вписатися в цілісні аксесуари. Збільшення використання пластмас і його застосування в екстер'єрних і внутрішніх компонентах транспортного засобу зображено на графіку.
Вуглецеве волокно відноситься до матеріалу, виготовленого з атомів вуглецю, розташованих в витягнуті кристали і сплетених в тканину. Тканина в поєднанні з епоксидною смолою може бути сформована практично в будь-яку форму, яка не може бути побудована з традиційних матеріалів, тому автомобільна промисловість почала використовувати вуглецеве волокно для створення міцних, легких компонентів для збільшення швидкості, поліпшення аеродинаміки та паливної ефективності. Армований вуглецевим волокном пластик (CFRP) є міцним, легким, дорогим композитним матеріалом, але при використанні для виготовлення кузова він більш ніж на 50% легше сталевого кузова і на 30% легше алюмінієвого корпусу. Він має ряд переваг перед традиційними металами, міцністю на розрив, невеликою вагою, хімічною стійкістю, високою температуростійкістю та низьким тепловим розширенням, що робить його придатним для застосувань, що вимагають несучих конструкцій, він виробляє складні форми та деталі Технологічність та висока міцність на розрив та стиск CFRP роблять CFRP потенційною заміною традиційних матеріалів, таких як сталь у багатьох застосуваннях, такі як панелі кузова, підвіска, рульове управління, гальма (карбід кремнію, посилений вуглецевим волокном) та інші аксесуари. CFRP як і раніше в основному використовується для неструктурних і декоративних елементів, але в останнє десятиліття спостерігається значний прогрес у структурному застосуванні і має потенціал для виробництва конструкцій шасі, бамперів, кріплення двигунів, панелей даху, задніх крил, капота і конструкції жорсткості.
Як видно з цифри, в 2012 році на автомобільну промисловість припадало 5% світового використання вуглецевого волокна (2150 тонн) і продовжувало зростати в наступні роки. Причина в тому, що зміни в законодавстві та споживчих перевагах змушують автовиробників використовувати вуглецеве волокно для виробництва легкових автомобілів, які ефективно споживають паливо і виділяють менше вуглецю при використанні. Згідно з прогнозом світового ринку CRP на 2013 рік, очікується, що застосування вуглецевого волокна в автомобільній промисловості зростатиме приблизно на 34% щорічно, досягнувши майже 23 000 тонн до 2020 року.
Композитні матеріали мають потенціал і відмінні можливості для виробництва легких автомобільних компонентів і конструкцій. Вуглецево-волокниста армована пластмаса (CFRP), яка має властивості, безпосередньо пов'язані з потребами автомобільної промисловості, вже робить вплив, який також використовує його для створення кузовних конструкцій та інших автомобільних компонентів. Хоча пластмаси і композити можуть бути частиною основного рішення для автовиробників, витрати на обробку цих волокон занадто високі, а дослідження з виробництва недорогих волокон і композитів викликали інтерес галузі, що призвело до розробки основних компонентів кузова транспортного засобу. Можна використовувати клітковину в середніх і великих масштабах. Сприяє зниженню ваги і підвищенню паливної ефективності автомобіля.
