Karbonfiberens rolle i bilindustrien

Enten man forbedrer et eksisterende produkt eller designer et helt nytt produkt, er valget av et karosserimateriale et veldig viktig skritt for en bilprodusent,

Kompositter er den nest største klassen av materialer etter jernholdige metaller og legeringer (68 prosent av kjøretøyets vekt) og har et bredt spekter av bruksområder i bilindustrien. Plast brukes i interiørkomponenter, dører og seter, og utgjør rundt 50 prosent av kommersielle kjøretøyer. Bruken av plast har utviklet seg over tid, og tidlig plast ble brukt på grunn av deres gode mekaniske egenskaper, utmerkede utseende, selvfarging osv. Men nå brukes plast hovedsakelig i biler, og utgjør omtrent 10-15 prosent av bilens totale vekt, på grunn av deres lette vekt, holdbarhet, seighet, fleksible design, korrosjonsbestandighet, høy ytelse og lave kostnader.

Den nyeste komposittmaterialteknologien gir betydelige fordeler i forhold til konvensjonelle materialer i bilindustrien. I dag er kompositter et lovende materiale for mange bruksområder. Fiberforsterkede plastkompositter er lettere materialer som tilbyr et bredt spekter av fordeler for bilindustrien på grunn av deres lave tetthet og potensielle energi for å redusere kjøretøyets vekt. Kompositter er ideelle erstatninger for metallkonstruksjoner som absorberer støtenergi i kjøretøyer og militære applikasjoner på grunn av forbedrede støtytelsesegenskaper, energiabsorberende evner, lav vekt og korrosjonsbestandighet. Utmerket korrosjonsbestandighet og andre kjemiske egenskaper kan hjelpe produsenter med å forlenge levetiden til individuelle komponenter og hele kjøretøy. Forbedringer i kjøretøydesign, skiftende regulatoriske krav, fokus på bærekraft og bruk av lette materialer i kjøretøy har resultert i en enorm vekst i plastkomponenter i bilindustrien. Plast kan støpes til komplekse geometrier fra fornybare råvarer og har en rekke polymerer, noe som gjør dem enkle å erstatte i flere deler og lettere å passe inn i integrert tilbehør. Økningen i bruken av plast og dens anvendelse i kjøretøyets eksteriør- og interiørkomponenter er avbildet i grafen.

Karbonfiber refererer til et materiale laget av karbonatomer arrangert i langstrakte krystaller og vevd inn i et stoff. Stoff kombinert med epoksyharpiks kan formes til nesten hvilken som helst form som ikke kan bygges med tradisjonelle materialer, så bilindustrien har begynt å bruke karbonfiber for å lage sterke, lette komponenter for å øke hastigheten, forbedre aerodynamikken og drivstoffeffektiviteten. Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) er et slitesterkt, lett, kostbart komposittmateriale, men når det brukes til å lage en kropp, er den mer enn 50 prosent lettere enn en stålkropp og 30 prosent lettere enn en aluminiumskropp. Den har flere fordeler i forhold til tradisjonelle metaller, strekkstyrke, lav vekt, kjemisk motstand, høy temperaturbestandighet og lav termisk ekspansjon, noe som gjør den egnet for applikasjoner som krever bærende strukturer, den produserer komplekse former og deler. Produserbarheten og høy strekkstyrke og trykk styrken til CFRP gjør CFRP til en potensiell erstatning for tradisjonelle materialer som stål i mange bruksområder, som karosseripaneler, fjæring, styring, bremser (karbonfiberforsterket silisiumkarbid) og annet tilbehør. CFRP brukes fortsatt hovedsakelig til ikke-strukturelle og dekorative elementer, men det siste tiåret har det vært betydelig fremgang i strukturelle applikasjoner og har potensial til å produsere chassisstrukturer, støtfangere, motorfester, takpaneler, bakskjermer, panser og avstivningsstruktur .

Som det fremgår av figuren, sto bilindustrien i 2012 for 5 prosent av den globale bruken av karbonfiber (2150 tonn), og fortsatte å vokse i årene etter. Årsaken er at endringer i lovgivning og forbrukerpreferanser tvinger bilprodusenter til å bruke karbonfiber for å produsere lette kjøretøyer som bruker drivstoff effektivt og slipper ut mindre karbon når de er i bruk. I følge den globale CRP-markedsprognosen for 2013, forventes karbonfiberapplikasjoner i bilindustrien å vokse med omtrent 34 prosent årlig, og nå nesten 23,000 tonn innen 2020.

Komposittmaterialer har potensialet og utmerkede muligheter for produksjon av lette bilkomponenter og strukturer. Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP), som har egenskaper som er direkte relatert til behovene til bilindustrien, gjør allerede inntrykk, som også bruker det til å lage karosseristrukturer og andre bilkomponenter. Selv om plast og kompositter kan være en del av en viktig løsning for bilprodusenter, er prosesseringskostnadene for disse fibrene for høye, og forskning på å produsere rimelige fibre og kompositter har vekket interesse i industrien, noe som har ført til utviklingen av viktige karosserikomponenter. . Det er mulig å bruke fiber i middels og stor skala. Bidrar til å redusere vekten og forbedre kjøretøyets drivstoffeffektivitet.