Карбоновые «Весты» и «Гранты»: углеродное волокно скоро станет дешевле и экологичнее

Есть надежда, что новая технология сделает композитные материалы более доступными для большего числа людей.
Автор: Юлия Иванчик, редактор

Названия углеволокно и карбон, а в ряде источников еще и углеродное волокно встречаются очень часто. Но представление о действительных характеристиках этих материалов и возможностях их использования у многих людей достаточно разное. С технической точки зрения, этот материал собран из нитей сечением не менее 5 и не более 15 мкм. Почти весь состав приходится на долю углеродных атомов — отсюда и название. Сами эти атомы сгруппированы в четкие кристаллы, которые образуют параллельные линии.

Подобное исполнение обеспечивает очень большую устойчивость к растягивающему усилию. Волокно из углерода нельзя считать совершенно новым изобретением. Первые образцы похожего материала получал и использовал еще Эдисон. Позднее, в середине ХХ века углеволокно пережило ренессанс — и с этого момента его использование неуклонно возрастает.

Углеродное волокно долгое время было в моде в автомобильной сфере из-за его легкости и конструктивных особенностей. На основе этого материала получают детали для авиационных моделей, целиковые капоты, велосипеды, элементы для тюнинга автомобилей и мотоциклов. Его преимущества были отмечены как в компактных электрических продуктах, таких как BMW i3, так и в гиперкарах высокого класса, вроде McLaren Senna. Производство этого композита может быть очень дорогим, но эксперт в этой области нашел эффективный и экологически безопасный способ его массового производства.

Retrac Composites, компания, основанная в Великобритании как специалист по сложным деталям для VIP-клиентов, разработала новую технику компрессионного формования, которая, по ее словам, может сделать эксклюзивный материал несколько более доступным. Эта инновация разработана благодаря участию компании в Формуле-1 в качестве поставщика запчастей и сочетается с растительными волокнами, биосмолами и переработанным углеродным волокном.

В новой линейке композитов используются пять различных экологически чистых или переработанных вариантов, которые были разработаны, чтобы предоставить клиентам предпочтительный уровень доступности без ущерба для устойчивости или производительности. Они также демонстрируют множество вариантов переработанного углеродного волокна и натурального волокна, которые могут быть применены к нескольким различным легким конструкциям. Если подробнее, то эти материалы состоят из нетканого льна RCF, переработанного углеродного волокна RC2, льна Evopreg ampliTex и ребер PowerRibs, тканого стеклотермопластика и тканого углеродного термопластика.

Традиционно, если вы хотите собрать углеродную структуру, требуется длительный процесс плетения, который требует, чтобы конструкторы помещали слои плетения волокон в форму, затем в вакуумный мешок и сжимали. После его необходимо установить в автоклаве при температуре около 200 градусов по Цельсию при давлении шесть бар на 4-6 часов. При этом используется невероятное количество энергии, а стоимость цикла составляет порядка 50 тысяч рублей (650 долларов).

Retrac утверждает, что может сократить этот процесс до четырех минут с помощью своей пресс-формы. При этом используется сухое матирование, за которым следует предварительно смешанная смола, которая уже была спрессована и нагрета, что исключает несколько дорогостоящих производственных этапов и снижает потребление энергии. Некоторые компании уже приспособились к компрессионному формованию своей продукции, но новый 60-тонный шнековый пресс этой фирмы имеет решающее значение.

Пресс приводится в действие электрическими сервоприводами, а не обычной гидравлической системой, что означает, что потребление энергии будет ниже на протяжении всего этапа сжатия. Это потому, что этим сервоприводам требуется энергия только тогда, когда пресс приближается к конструкции. С помощью этого метода, в котором используется специальное программное обеспечение Retrac, производство композитов из углеродного волокна не только значительно сократит время производства, но и должно улучшить качество панелей. Благодаря этому больше автопроизводителей смогут использовать эти детали в более доступных автомобилях.