Kulfibers rolle i bilindustrien
Uanset om man forbedrer et eksisterende produkt eller designer et helt nyt produkt, er valget af et automotive karosserimateriale et meget vigtigt skridt for en bilproducent,
Kompositter er den næststørste klasse af materialer efter jernholdige metaller og legeringer (68 procent af køretøjets vægt) og har en bred vifte af anvendelser i bilindustrien. Plast bruges i interiørkomponenter, dør- og sædekonstruktioner og tegner sig for omkring 50 procent af erhvervskøretøjer. Brugen af plastik har udviklet sig over tid, og tidlige plastik blev brugt på grund af deres gode mekaniske egenskaber, fremragende udseende, selvfarvning osv. Men nu bruges plast hovedsageligt i biler, der tegner sig for omkring 10-15 procent af den samlede bilvægt på grund af deres lette vægt, holdbarhed, sejhed, fleksible design, korrosionsbestandighed, høje ydeevne og lave omkostninger.
Den nyeste kompositmaterialeteknologi giver betydelige fordele i forhold til konventionelle materialer i bilindustrien. I dag er kompositmaterialer et lovende materiale til mange anvendelser. Fiberforstærkede plastkompositter er lettere materialer, der tilbyder en lang række fordele til bilindustrien på grund af deres lave tæthed og potentielle energi til at reducere køretøjets vægt. Kompositmaterialer er ideelle erstatninger for metalstrukturer, der absorberer stødenergi i køretøjer og militære applikationer på grund af forbedrede stødegenskaber, energiabsorberende egenskaber, lav vægt og korrosionsbestandighed. Fremragende korrosionsbestandighed og andre kemiske egenskaber kan hjælpe fabrikanter med at forlænge levetiden af individuelle komponenter og hele køretøjer. Forbedringer i køretøjsdesign, skiftende lovgivningsmæssige krav, fokus på bæredygtighed og brugen af letvægtsmaterialer i køretøjer har resulteret i en enorm vækst i plastkomponenter i bilindustrien. Plast kan støbes til komplekse geometrier af vedvarende råmaterialer og har en række forskellige polymerer, hvilket gør dem nemme at udskifte i flere dele og nemmere at passe ind i integreret tilbehør. Stigningen i brugen af plast og dets anvendelse i køretøjets udvendige og indvendige komponenter er afbildet i grafen.
Kulfiber refererer til et materiale lavet af kulstofatomer arrangeret i aflange krystaller og vævet ind i et stof. Stof kombineret med epoxyharpiks kan formes til næsten enhver form, der ikke kan bygges med traditionelle materialer, så bilindustrien er begyndt at bruge kulfiber til at skabe stærke, lette komponenter for at øge hastigheden, forbedre aerodynamikken og brændstofeffektiviteten. Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) er et holdbart, let, dyrt kompositmateriale, men når det bruges til at lave en krop, er det mere end 50 procent lettere end et stålhus og 30 procent lettere end et aluminiumshus. Det har flere fordele i forhold til traditionelle metaller, trækstyrke, let vægt, kemisk modstand, høj temperaturbestandighed og lav termisk ekspansion, hvilket gør det velegnet til applikationer, der kræver bærende strukturer, Det producerer komplekse former og dele. Fremstillingsevnen og høj trækstyrke og kompressionsevne styrken af CFRP gør CFRP til en potentiel erstatning for traditionelle materialer såsom stål i mange applikationer, såsom karrosseripaneler, affjedring, styretøj, bremser (kulfiberforstærket siliciumcarbid) og andet tilbehør. CFRP bruges stadig hovedsageligt til ikke-strukturelle og dekorative elementer, men i det seneste årti har der været betydelige fremskridt inden for strukturelle applikationer og har potentiale til at fremstille chassisstrukturer, kofangere, motorophæng, tagpaneler, bagskærme, kaleche og afstivningsstruktur .
Som det kan ses af figuren, tegnede bilindustrien sig i 2012 for 5 procent af det globale forbrug af kulfiber (2150 tons), og fortsatte med at vokse i de følgende år. Årsagen er, at ændringer i lovgivningen og forbrugernes præferencer tvinger bilproducenter til at bruge kulfiber til at producere lette køretøjer, der forbruger brændstof effektivt og udleder mindre kulstof, når de er i brug. Ifølge den globale CRP-markedsprognose for 2013 forventes kulfiberapplikationer i bilindustrien at vokse med omkring 34 procent årligt og nå op på næsten 23,000 tons i 2020.
Kompositmaterialer har potentialet og fremragende muligheder for produktion af lette bilkomponenter og strukturer. Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP), som har egenskaber, der er direkte relateret til bilindustriens behov, gør allerede en indvirkning, som også bruger det til at fremstille karrosseristrukturer og andre bilkomponenter. Mens plastik og kompositmaterialer kan være en del af en større løsning for bilproducenter, er forarbejdningsomkostningerne for disse fibre for høje, og forskning i fremstilling af billige fibre og kompositter har vakt interesse i industrien, hvilket har ført til udviklingen af vigtige komponenter til køretøjets karosseri. . Det er muligt at bruge fiber i mellem og stor skala. Hjælper med at reducere vægten og forbedre køretøjets brændstofeffektivitet.
