วัสดุคอมโพสิตที่ใช้ในรถยนต์น้ำหนักเบา

คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์

คาร์บอนไฟเบอร์ (CF สั้น ๆ ) เป็นวัสดุเส้นใยชนิดใหม่ที่มีความแข็งแรงสูงและเส้นใยโมดูลัสสูงที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 90% เป็นวัสดุกราไฟท์ microcrystalline ที่ได้จากการซ้อนเส้นใยอินทรีย์เช่น microcrystalline แกรไฟต์แผ่นตามแนวแกนของเส้นใยสำหรับคาร์บอนและกราไฟท์ คาร์บอนไฟเบอร์ "ภายนอกนุ่มและแข็งภายใน" แรงโน้มถ่วงที่เฉพาะเจาะจงเป็นเพียงหนึ่งในสี่ของเหล็ก แต่ความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กมีลักษณะของความต้านทานการกัดกร่อนโมดูลัสสูง

ข้อดีของคาร์บอนไฟเบอร์

1. วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงและโมดูลัสสูงเป็นวัสดุที่เหมาะที่สุดสำหรับร่างกายที่มีน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูง

   
   

2. เมื่อคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์พบการชนมันจะไม่ดูดซับพลังงานผ่านการเปลี่ยนรูปพลาสติก แต่กลายเป็นเศษเล็กเศษน้อยนับไม่ถ้วนดังนั้นจึงสามารถดูดซับพลังงานการชนได้มากประมาณ 4 เท่าของโครงสร้างเหล็กและมีความปลอดภัยสูง

   
   

3. วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีรูปร่างได้ง่ายนั่นคือง่ายต่อการสร้างรูปร่างที่สอดคล้องกับหลักการไดนามิกเพื่อตอบสนองความต้องการของพื้นผิวที่สวยงามและเรียบเนียนดังนั้นจึงสามารถประหยัดขั้นตอนการทาสีร่างกายที่ซับซ้อนและน่าเบื่อและลดค่าใช้จ่ายบางอย่าง

   
   

4. เมื่อคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ขึ้นรูปวัสดุที่แตกต่างกันสามารถขึ้นรูปในหนึ่งเดียวซึ่งเอื้อต่อการแยกชิ้นส่วนและการบูรณาการของรถยนต์ในกระบวนการผลิต

   
   

5. วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ไม่ละลายในสารละลายกรดสารละลายอัลคาไลและสารละลายอินทรีย์ คุณสมบัติทางเคมีมีความเสถียรดังนั้นจึงมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีอายุการใช้งานยาวนานการบำรุงรักษาเกือบจะไม่จำเป็นและค่าบำรุงรักษาต่ำ

   
   

6. คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงสูงโมดูลัสสูงไม่มีการคืบและคุณสมบัติอื่น ๆ สามารถนำมาใช้ในการผลิตโครงสร้างเพลาขับ ตัวถังของ Lamborghini รุ่น LP700-4 ที่ลงทุนไปนั้นมีความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งสูงมากและยังมีความปลอดภัยสูง

จานเบรกและผ้าเบรกของรถแข่ง F1 ยังใช้วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งทําให้จานเบรกของรถแข่ง F1 มีประสิทธิภาพและราคาสูงกว่าจานเบรกของรถยนต์พลเรือนทั่วไปมาก

อย่างไรก็ตามคาร์บอนไฟเบอร์ยังมีข้อ จำกัด ของตัวเอง

1. การดำเนินงานใช้เวลานานปริมาณการผลิตจำนวนมากเป็นเรื่องยากในการออกแบบและการพัฒนากระบวนการ

   
   

2. ค่าวัสดุก็สูงลิ่ว LFA ของตัวถังและแชสซีส์คาร์บอนไฟเบอร์เต็มรูปแบบมีราคาสูงถึง 300,000 ปอนด์เกือบเท่ากับราคาของ Ferrari 458 และ Range Rover เลยทีเดียว

   
   

3. เป็นวัสดุที่เปราะบางหลังจากความเสียหายโดยทั่วไปไม่สามารถซ่อมแซมได้นอกจากนี้ความแข็งแรงสูงของคาร์บอนไฟเบอร์ จำกัด อยู่ที่แกนและความแข็งแรงของรัศมีค่อนข้างเปราะบาง (ดังนั้นจึงมักใช้เพื่อใช้ประโยชน์จากความต้านทานแรงดึงที่เบากว่าและหลีกเลี่ยงการทำแบริ่งด้านข้าง ส่วนผลกระทบ)

   
   

4. การเชื่อมต่อระหว่างคาร์บอนไฟเบอร์และวัสดุอื่น ๆ ก็เป็นปัญหาเช่นกัน หากใช้สลักเกลียวแบบดั้งเดิมรอยร้าวอาจเกิดขึ้นได้ง่ายรอบ ๆ การเชื่อมต่อ

   
   

5. คาร์บอนไฟเบอร์ไม่สามารถรีไซเคิลได้เมื่อเทียบกับอลูมิเนียมอัลลอยด์

คานป้องกันการชนกันของรถยนต์เป็นส่วนประกอบหลักของกันชนรถยนต์เป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในการรับน้ำหนักและการดูดซับพลังงานในการชนที่ความเร็วต่ำซึ่งสามารถปกป้องผู้โดยสารและส่วนประกอบโดยรอบ คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีความหนาแน่นต่ำมีความแข็งแรงเฉพาะสูงโมดูลัสเฉพาะขนาดใหญ่และประสิทธิภาพการดูดซับพลังงานการชนกันที่ดี หลังจากสร้างแบบจำลองการชนกันตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องคานป้องกันการชนกันของเหล็กและคานป้องกันการชนกันของวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ได้รับการทดสอบและจำลองการชนกันเพื่อวิเคราะห์การดูดซับพลังงานของวัสดุทั้งสอง ผลการวิจัยพบว่าคาร์บอนไฟเบอร์สามารถดูดซึมได้เฉพาะเป็นเหล็ก 3.7 เท่าการลดน้ำหนักถึง 71.4% คุณสมบัติการดูดซับพลังงานและเอฟเฟกต์น้ำหนักเบาเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

ตัวอย่าง: เชฟโรเลต คอร์เวทท์ สติงเรย์ รุ่นปี 2020 ออกแบบและผลิตคานกันชนคาร์บอนไฟเบอร์แบบหลายศูนย์กลางโค้งงอเป็นครั้งแรกในอุตสาหกรรมยานยนต์ ให้การปกป้องด้านหลังและลำตัวที่ยืดยาวของสติงเรย์อย่างเข้มแข็ง น้ำหนักเบาของสติงเรย์ยังช่วยเพิ่มการควบคุมและประหยัดน้ำมันของสติงเรย์ได้อย่างมาก

ผู้คนยังใช้คาร์บอนไฟเบอร์ในปริมาณมากในร่างกาย เมื่อเทียบกับข้อเสียของคาร์บอนไฟเบอร์ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ วิธีการและเทคโนโลยีของ BMW i Series บนตัวถังสามารถหลีกเลี่ยงและแก้ไขปัญหาบางอย่างได้สำเร็จ โครงสร้างตัวถังของ BMW i Series ใช้วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ในพื้นที่ขนาดใหญ่ การประชุมเชิงปฏิบัติการเพาะกายแห่งใหม่ที่โรงงานไลพ์ซิกเชื่อมต่อชิ้นส่วนคอมโพสิตพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์เข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานของโมดูลชีวิต

คอมโพสิตเรซิน

วัสดุคอมโพสิตเรซินไม่เพียง แต่สามารถลดคุณภาพของชิ้นส่วนได้ถึง 40% แต่ยังสามารถลดต้นทุนการผลิตได้ประมาณ 40% ปัจจุบันวัสดุคอมโพสิตเรซินเสริมแรงด้วยไฟเบอร์กลาสและวัสดุคอมโพสิตเรซินเสริมแรงด้วยไฟเบอร์กลาสได้ถูกนำมาใช้ในรถยนต์แล้วและใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งภายในและภายนอกรถยนต์

วัสดุคอมโพสิตเรซินเสริมแรงด้วยไฟเบอร์กลาส (GFRP) มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีฉนวนกันความร้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งความเป็นพลาสติกที่ดีมีความต้องการต่ำสำหรับแม่พิมพ์กระบวนการผลิตแม่พิมพ์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนตัวถังขนาดใหญ่นั้นง่ายวงจรการผลิตสั้นและต้นทุนต่ำ สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลและรถยนต์นั่งส่วนบุคคลใช้วัสดุคอมโพสิตเรซินเสริมใยแก้วเพื่อผลิตชิ้นส่วนต่างๆ เช่น วัสดุหุ้มตัวถัง วัสดุหุ้มผนังด้านหน้าและด้านหลังของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลและห้องโดยสารของรถบรรทุก

คาร์บอนไฟเบอร์เสริมวัสดุคอมโพสิตเรซิน (CFRP) มีชุดของข้อดีเช่นน้ำหนักเบาความแข็งแรงสูงความเหนียวแตกหักสูงทนต่อการกัดกร่อนการออกแบบที่แข็งแกร่งการขึ้นรูปง่ายประสิทธิภาพการลดการสั่นสะเทือนที่ดีไม่เพียง แต่สามารถตอบสนองความแข็งแกร่งและน้ำหนักเบาของสมาชิก แต่ยังมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในด้านความปลอดภัยของยานพาหนะ, มันจึงเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบาสำหรับรถยนต์ที่มีแนวโน้มสูง อย่างไรก็ตามมันมีข้อเสียเช่นต้นทุนสูงและระยะเวลาการขึ้นรูปที่ยาวนาน

ปัจจุบัน Body Deflector, Front Wing และ Front Wing Extension, ฝาครอบไฟหน้า, ฝากระโปรงหน้า, แถบตัดแต่ง, แผ่นท้าย ฯลฯ และ Body Plate Reinforcement ที่ผลิตด้วยเทคโนโลยี Transfer Molding (RTM) เป็นต้น