Uloga karbonskih vlakana u automobilskoj industriji
Bilo da poboljšavate postojeći proizvod ili dizajnirate potpuno novi proizvod, odabir materijala karoserije automobila vrlo je važan korak za proizvođača automobila,
Kompoziti su druga najveća klasa materijala nakon željeznih metala i legura (68 posto mase vozila) i imaju široku primjenu u automobilskoj industriji. Plastika se koristi u dijelovima interijera, sklopovima vrata i sjedala i čini oko 50 posto gospodarskih vozila. Upotreba plastike je s vremenom evoluirala, a rana plastika korištena je zbog svojih dobrih mehaničkih svojstava, izvrsnog izgleda, samobojenja itd. Ali sada se plastika uglavnom koristi u automobilima, čineći oko 10-15 posto ukupne težine automobila, zbog njihove male težine, izdržljivosti, žilavosti, fleksibilnog dizajna, otpornosti na koroziju, visokih performansi i niske cijene.
Najnovija tehnologija kompozitnih materijala nudi značajne prednosti u odnosu na konvencionalne materijale u automobilskoj industriji. Danas su kompoziti obećavajući materijal za mnoge primjene. Plastični kompoziti ojačani vlaknima lakši su materijali koji nude širok raspon prednosti automobilskoj industriji zbog svoje niske gustoće i potencijalne energije za smanjenje težine vozila. Kompoziti su idealna zamjena za metalne konstrukcije koje apsorbiraju energiju udara u vozilima i vojnim aplikacijama zbog poboljšanih karakteristika udarnih performansi, sposobnosti apsorpcije energije, male težine i otpornosti na koroziju. Izvrsna otpornost na koroziju i druga kemijska svojstva mogu pomoći proizvođačima produljiti vijek trajanja pojedinih komponenti i cijelih vozila. Poboljšanja u dizajnu vozila, promjena regulatornih zahtjeva, fokus na održivost i upotreba laganih materijala u vozilima rezultirali su velikim rastom plastičnih komponenti u automobilskoj industriji. Plastika se može oblikovati u složene geometrije od obnovljivih sirovina i sadržavati razne polimere, što ih čini lakim za zamjenu u nekoliko dijelova i lakšim uklapanjem u integralne dodatke. Povećanje korištenja plastike i njezine primjene u vanjskim i unutarnjim komponentama vozila prikazano je na grafikonu.
Ugljična vlakna odnose se na materijal napravljen od ugljikovih atoma raspoređenih u izdužene kristale i utkane u tkaninu. Tkanina u kombinaciji s epoksidnom smolom može se oblikovati u gotovo bilo koji oblik koji se ne može izgraditi tradicionalnim materijalima, pa je automobilska industrija počela koristiti ugljična vlakna za stvaranje jakih, laganih komponenti za povećanje brzine, poboljšanje aerodinamike i učinkovitosti goriva. Plastika ojačana ugljičnim vlaknima (CFRP) je izdržljiv, lagan, skup kompozitni materijal, ali kada se koristi za izradu tijela, više je od 50 posto lakši od čeličnog tijela i 30 posto lakši od aluminijskog tijela. Ima nekoliko prednosti u odnosu na tradicionalne metale, vlačnu čvrstoću, malu težinu, kemijsku otpornost, otpornost na visoke temperature i nisko toplinsko širenje, što ga čini prikladnim za primjene koje zahtijevaju nosive konstrukcije, proizvodi složene oblike i dijelove. Proizvodnost i visoka vlačna i tlačna snaga CFRP-a čini CFRP potencijalnom zamjenom za tradicionalne materijale kao što je čelik u mnogim primjenama, kao što su ploče karoserije, ovjes, upravljanje, kočnice (silicijev karbid ojačan ugljičnim vlaknima) i ostali dodaci. CFRP se još uvijek uglavnom koristi za nestrukturne i ukrasne elemente, ali u posljednjem desetljeću došlo je do značajnog napretka u strukturalnim primjenama i ima potencijal za proizvodnju struktura šasije, branika, nosača motora, krovnih ploča, stražnjih brana, haube i strukture učvršćenja .
Kao što je vidljivo iz slike, u 2012. godini na automobilsku industriju otpada 5 posto globalne upotrebe ugljičnih vlakana (2150 tona), a nastavila je rasti i sljedećih godina. Razlog je taj što promjene u zakonodavstvu i preferencijama potrošača prisiljavaju proizvođače automobila da koriste ugljična vlakna za proizvodnju lakih vozila koja učinkovito troše gorivo i ispuštaju manje ugljika kada se koriste. Prema prognozi globalnog tržišta CRP-a za 2013., očekuje se da će primjena karbonskih vlakana u automobilskoj industriji rasti za oko 34 posto godišnje, dosegnuvši gotovo 23,000 tone do 2020. godine.
Kompozitni materijali imaju potencijal i izvrsne mogućnosti za proizvodnju lakih automobilskih komponenti i konstrukcija. Plastika ojačana ugljičnim vlaknima (CFRP), koja ima svojstva izravno povezana s potrebama automobilske industrije, već ima utjecaja, koja ga također koristi za izradu karoserijskih struktura i drugih automobilskih komponenti. Iako plastika i kompoziti mogu biti dio glavnog rješenja za proizvođače automobila, troškovi obrade ovih vlakana su previsoki, a istraživanje proizvodnje niskocjenovnih vlakana i kompozita izazvalo je zanimanje industrije, što je dovelo do razvoja glavnih komponenti karoserije vozila. . Moguće je koristiti vlakna u srednjem i velikom opsegu. Pomaže smanjiti težinu i poboljšati učinkovitost goriva vozila.
