211service.com
Gdzie jest niedrogi samochód z włókna węglowego?
Części samochodowe wykonane z włókna węglowego były używane od dziesięcioleci w europejskich supersamochodach o wartości ponad miliona dolarów, takich jak Ferrari i McLaren. Ale po raz pierwszy garść modeli z 2016 roku sprzedawanych w okolicznych salonach samochodowych będzie wykonana z ultralekkich, ale drogich materiałów z włókna węglowego. Nowy sedan BMW serii 7, którego ceny zaczynają się od około 80 000 dolarów, a także samochody sportowe Alfa Romeo 4C i Chevrolet Corvette Z06 w podobnej cenie, wykorzystują elementy z włókna węglowego.
Podwozie BMW serii 7 składa się ze stali, aluminium i tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym. Na powyższym obrazku czarne części wokół ram drzwi i na dachu są z włókna węglowego.
Ale nie daj się zwieść myśleniu, że samochody z włókna węglowego są na szczycie głównego nurtu. Chociaż koszty materiałów i produkcji z włókna węglowego spadły w ostatnich dziesięcioleciach, pozostają one zaporowe w przypadku jakichkolwiek zastosowań poza ograniczonymi zastosowaniami w pojazdach niszowych. Chociaż rosnące standardy wydajności paliwowej niezaprzeczalnie zmotywowały branżę motoryzacyjną do rozwijania tej technologii, wejdzie ona do produkcji tylko wtedy, gdy producenci samochodów wierzą, że materiał może nadać drogiemu modelowi atrakcyjność w stylu supersamochodu.
Włókno węglowe to elastyczny materiał przypominający tkaninę, który w połączeniu z polimerem można formować w kształt części samochodowej, która jest mocniejsza i lżejsza niż dzisiejsze części stalowe i aluminiowe. Wyższy koszt wynika z samego materiału włóknistego, a także z dłuższego czasu produkcji. Części metalowe można wytłoczyć w kilka sekund, ale formowanie i utwardzanie części z włókna węglowego może zająć kilka minut.
BMW wykorzystuje włókno węglowe w kluczowych elementach dachu, podpierających słupki dachowe i ramy drzwi – w zasadzie wszystko, co znajduje się wysoko poza drogą. Tymczasem podwozie wykonano ze stali i aluminium. Oszczędzamy wagę, ale oszczędzamy na wadze, mówi Paul Ferraiolo, szef planowania produktów i strategii w BMW North America. Pozwala naszym inżynierom zaprojektować samochód z niżej położonym środkiem ciężkości.
W zakładzie firmy w Dingolfing w Niemczech produkowane jest BMW serii 7 z włóknami węglowymi w częściach ramy.
Zastosowanie włókna węglowego przez BMW w serii 7 wykorzystuje inwestycje i doświadczenie w stosowaniu tego materiału w samochodach elektrycznych typu plug-in i3 i i8. Włókno węglowe jest bardziej ekonomiczne w przypadku samochodów elektrycznych, ponieważ akumulatory litowo-jonowe są drogie. Mniejsza waga oznacza mniejszy zestaw akumulatorów, co jest opłacalnym kompromisem. Przejście z serii i3 na serię 7 jest rodzajem migracji włókna węglowego z jednej ograniczonej aplikacji do drugiej — w celu zrównoważenia inwestycji, które mogą nie dotrzeć do produktów codziennego użytku przez dekadę lub dłużej.
Ta sama migracja technologii wewnątrz firmy wyjaśnia liberalne wykorzystanie włókna węglowego w samochodzie sportowym Alfa Romeo 4C o wartości 75 000 USD, wyprodukowanym przez Fiat-Chrysler Automobiles. Fiat-Chrysler ma ogromne doświadczenie i wiedzę w zakresie technologii włókien węglowych, w tym wnioski wyciągnięte z Ferrari i Maserati, mówi Fabio Migliavacca, starszy planista produktów Fiata-Chryslera (który jest również właścicielem tych luksusowych włoskich marek).
Niedawno jeździłem Alfą Romeo 4C przez pięć dni. Fiat-Chrysler zastosował włókno węglowe w całym podwoziu tego modelu i jaka to różnica. Alfa Romeo 4C waży około 2500 funtów, podczas gdy podobne luksusowe roadstery zwykle ważą około 3000 funtów lub więcej. Wrażenia z szybkiego wchodzenia i wychodzenia z zakrętów tak lekkiego nadwozia są o wiele bardziej ekscytujące niż to, czego można by się spodziewać po czterocylindrowym silniku o mocy 237 koni mechanicznych. Nadwozie z włókna węglowego zapewniało dużą zwrotność — z niezwykle szybką reakcją na sygnały z napiętego układu kierowniczego roadstera.
Alfa Romeo 4C to roadster za 65 000 dolarów, ale co z bardziej przystępną Mazdą MX-5 Miata, której ceny zaczynają się od około 25 000 dolarów? Włókno węglowe nie jest na tym etapie opłacalne, mówi Dave Coleman, inżynier ds. rozwoju nowej Miaty. Mamy długofalowe plany redukcji wagi w przyszłości, ale wszystkie technologie stoją obok wielkich znaków zapytania.
Lista pytań jest długa. Kiedy będziemy mieli szybciej utwardzalne żywice, aby skrócić czas produkcji kompozytów węglowych? Czy bardziej wydajne spalanie wewnętrzne i alternatywy, takie jak pojazdy elektryczne, zapewnią wystarczającą poprawę efektywności paliwowej, nawet jeśli samochody nie będą dużo lżejsze? Czy autonomiczne funkcje bezpieczeństwa pozwolą producentom samochodów sprawić, że samochody będą wystarczająco bezpieczne, aby zmniejszyć masę poprzez usunięcie istniejących elementów konstrukcyjnych?
To kwestia wszystkich względnych cen za wszystkie ruchome cele, mówi Anthony Vicari, analityk w Lux Research, który bada przyjęcie włókna węglowego. Wiele powiązanych ze sobą ruchomych celów i krzywych kosztów sprawia, że bardzo trudno jest przewidzieć, kiedy materiały mogą przeskoczyć z egzotycznych samochodów sportowych, pojazdów elektrycznych i luksusowych pojazdów luksusowych do samochodów masowych produkowanych w ilości 100 000 sztuk rocznie. Moje najlepsze przypuszczenie to 10 lat, mówi Vicari.