A szénszál szerepe az autóiparban

Legyen szó egy meglévő termék fejlesztéséről vagy egy teljesen új termék tervezéséről, a karosszéria anyagának kiválasztása nagyon fontos lépés egy autógyártó számára,

A kompozitok a második legnagyobb anyagosztály a vasfémek és ötvözetek után (a jármű tömegének 68 százaléka), és széles körben alkalmazhatók az autóiparban. A műanyagokat belső alkatrészekben, ajtó- és ülésszerelvényekben használják, és a haszongépjárművek mintegy 50 százalékát teszik ki. A műanyagok felhasználása az idők során fejlődött, és a korai műanyagokat jó mechanikai tulajdonságaik, kiváló megjelenésük, önfestésük stb. miatt használták. Jelenleg azonban a műanyagokat főleg az autókban használják, és a műanyagok körülbelül 10-15 százalékát teszik ki. az autó össztömege, könnyű súlyuk, tartósságuk, szívósságuk, rugalmas kialakításuk, korrózióállóságuk, nagy teljesítményük és alacsony költségük miatt.

A legújabb kompozitanyag-technológia jelentős előnyöket kínál az autóiparban használt hagyományos anyagokkal szemben. Manapság a kompozitok ígéretes anyagok számos alkalmazáshoz. A szálerősítésű műanyag kompozitok könnyebb anyagok, amelyek alacsony sűrűségük és a jármű tömegének csökkentésére szolgáló potenciális energiájuk miatt számos előnyt kínálnak az autóipar számára. A kompozitok ideális helyettesítői a fémszerkezeteknek, amelyek jármű- és katonai alkalmazásokban abszorbeálják az ütközési energiát a jobb ütési teljesítmény, energiaelnyelő képesség, könnyű súly és korrózióállóság miatt. A kiváló korrózióállóság és egyéb kémiai tulajdonságok segíthetik a gyártókat az egyes alkatrészek és a teljes járművek élettartamának meghosszabbításában. A járműtervezés fejlesztése, a szabályozási követelmények eltolódása, a fenntarthatóságra való összpontosítás és a könnyű anyagok járművekben történő használata a műanyag alkatrészek óriási növekedését eredményezték az autóiparban. A műanyagok megújuló nyersanyagokból összetett geometriájúvá formálhatók, és sokféle polimerrel rendelkeznek, így könnyen több részre cserélhetők és könnyebben beilleszthetők az integrált tartozékokba. A grafikonon a műanyagok felhasználásának növekedése és alkalmazása a járművek külső és belső alkatrészeiben látható.

A szénszál olyan anyagra utal, amely hosszúkás kristályokba rendezett szénatomokból készül, és szövetté szőtt. Az epoxigyantával kombinált szövet szinte bármilyen formára formázható, amelyet hagyományos anyagokkal nem lehet megépíteni, ezért az autóipar elkezdte használni a szénszálakat erős, könnyű alkatrészek létrehozására a sebesség növelése, az aerodinamika és az üzemanyag-hatékonyság javítása érdekében. A Carbon Fiber Reforced Plastic (CFRP) egy tartós, könnyű, drága kompozit anyag, de ha karosszériát készítenek belőle, akkor több mint 50 százalékkal könnyebb, mint egy acél test és 30 százalékkal könnyebb, mint egy alumínium test. Számos előnnyel rendelkezik a hagyományos fémekkel szemben, szakítószilárdsága, könnyű súlya, vegyszerállósága, magas hőmérsékleti ellenállása és alacsony hőtágulása, így alkalmas teherhordó szerkezeteket igénylő alkalmazásokhoz, összetett formákat és alkatrészeket gyárt A gyárthatóság, valamint a nagy szakító és nyomó A CFRP erőssége miatt a CFRP potenciálisan helyettesítheti a hagyományos anyagokat, például az acélt számos alkalmazásban, például karosszériaelemekben, felfüggesztésben, kormányműben, fékekben (szénszál erősítésű szilícium-karbid) és egyéb tartozékokban. A CFRP-t továbbra is főként nem szerkezeti és díszítő elemekhez használják, de az elmúlt évtizedben jelentős előrelépés történt a szerkezeti alkalmazások terén, és lehetővé teszi alvázszerkezetek, lökhárítók, motortartók, tetőpanelek, hátsó sárvédők, motorháztető és merevítő szerkezetek gyártását. .

Az ábrából látható, hogy 2012-ben a globális szénszál-felhasználás 5 százalékát (2150 tonna) az autóipar tette ki, és a következő években tovább növekedett. Ennek az az oka, hogy a jogszabályokban és a fogyasztói preferenciákban bekövetkezett változások arra kényszerítik az autógyártókat, hogy szénszálat használjanak olyan könnyű járművek gyártásához, amelyek hatékonyan fogyasztanak üzemanyagot, és használat közben kevesebb szén-dioxidot bocsátanak ki. A 2013-as globális CRP-piaci előrejelzés szerint a szénszálas alkalmazások az autóiparban várhatóan évi 34 százalékkal nőnek, és 2020-ra elérik a 23,{7}} tonnát.

A kompozit anyagok potenciállal és kiváló lehetőségekkel rendelkeznek könnyű autóipari alkatrészek és szerkezetek előállítására. Már most érezteti hatását a Carbon Fiber Reforced Plastics (CFRP), amelynek tulajdonságai közvetlenül kapcsolódnak az autóipar igényeihez, és karosszériaszerkezetek és egyéb autóalkatrészek gyártására is használják. Míg a műanyagok és a kompozitok egy jelentős megoldás részét képezhetik az autógyártók számára, ezeknek a szálaknak a feldolgozási költségei túl magasak, és az olcsó szálak és kompozitok előállítására irányuló kutatások felkeltették az ipar érdeklődését, ami jelentős járműkarosszéria-alkatrészek kifejlesztéséhez vezetett. . Lehetőség van szálak közepes és nagy méretekben történő felhasználására. Segít csökkenteni a súlyt és javítja a jármű üzemanyag-hatékonyságát.