תפקידם של סיבי פחמן בתעשיית הרכב
בין אם שיפור מוצר קיים או עיצוב מוצר חדש לחלוטין, הבחירה של חומר גוף רכב היא צעד חשוב מאוד עבור יצרנית רכב,
מרוכבים הם הסוג השני בגודלו של חומרים לאחר מתכות ברזל וסגסוגות (68% ממשקל הרכב) ויש להם מגוון רחב של יישומים בתעשיית הרכב. הפלסטיק משמש ברכיבים פנימיים, מכלולי דלתות ומושבים, ומהווה כ-50% מכלי הרכב המסחריים. השימוש בפלסטיק התפתח עם הזמן, ופלסטיק מוקדם שימש בגלל תכונות מכניות טובות שלהם, מראה מעולה, צביעה עצמית, וכו '. אבל עכשיו, פלסטיק משמשים בעיקר במכוניות, המהווים כ -10-15% ממשקל הרכב הכולל, בשל משקלם הקל, עמידותם, קשיחותם, עיצוב גמיש, עמידות בפני קורוזיה, ביצועים גבוהים ועלות נמוכה.
טכנולוגיית החומרים המרוכבים העדכנית ביותר מציעה יתרונות משמעותיים על פני חומרים קונבנציונליים בתעשיית הרכב. כיום, מרוכבים הם חומר מבטיח עבור יישומים רבים. מרוכבים פלסטיק מחוזקים בסיבים הם חומרים קלים יותר המציעים מגוון רחב של יתרונות לתעשיית הרכב בשל הצפיפות הנמוכה שלהם ואנרגיה פוטנציאלית להפחתת משקל הרכב. מרוכבים הם תחליפים אידיאליים למבני מתכת הסופגים אנרגיית השפעה ביישומים כלי רכב וצבאיים בשל מאפייני ביצועי השפעה משופרים, יכולות ספיגת אנרגיה, משקל קל ועמידות בפני קורוזיה. עמידות מעולה בפני קורוזיה ומאפיינים כימיים אחרים יכולים לעזור ליצרנים להאריך את חייהם של רכיבים בודדים וכלי רכב שלמים. שיפורים בעיצוב הרכב, הסטת דרישות הרגולציה, התמקדות בקיימות ושימוש בחומרים קלים בכלי רכב הביאו לגידול עצום ברכיבי הפלסטיק בתעשיית הרכב. פלסטיק יכול להיות מעוצב לתוך גיאומטריות מורכבות מחומרי גלם מתחדשים ויש להם מגוון של פולימרים, מה שהופך אותם קל להחליף במספר חלקים וקל יותר להתאים לאביזרי אינטגרלי. העלייה בשימוש בפלסטיק ויישומו ברכיבים החיצוניים והפנימיים של הרכב מתוארת בגרף.
סיבי פחמן מתייחסים לחומר העשוי מאטומי פחמן המסודרים בגבישים מוארכים וארוגים בבד. בד בשילוב עם שרף אפוקסי יכול להיות מעוצב כמעט לכל צורה שלא ניתן לבנות עם חומרים מסורתיים, ולכן תעשיית הרכב החלה להשתמש בסיבי פחמן כדי ליצור רכיבים חזקים וקלי משקל כדי להגביר את המהירות, לשפר את האווירודינמיקה ואת יעילות הדלק . פלסטיק מחוזק סיבי פחמן (CFRP) הוא חומר מרוכבים עמיד, קל משקל, יקר, אבל כאשר נעשה שימוש כדי להפוך את הגוף, הוא יותר מ 50% קל יותר מאשר גוף פלדה ו 30% קל יותר מאשר גוף אלומיניום. יש לו מספר יתרונות על פני מתכות מסורתיות, חוזק מתיחה, משקל קל, עמידות כימית, עמידות בטמפרטורה גבוהה, והתרחבות תרמית נמוכה, מה שהופך אותו מתאים ליישומים הדורשים מבנים נושאי עומס , הוא מייצר צורות וחלקים מורכבים ייצור כוח מתיחה גבוהה דחיסה של CFRP להפוך CFRP תחליף פוטנציאלי עבור חומרים מסורתיים כגון פלדה ביישומים רבים, כגון לוחות גוף, מתלים, היגוי, בלמים (סיבי פחמן מחוזקים סיליקון קרביד), ואביזרים אחרים. CFRP עדיין משמש בעיקר לאלמנטים לא מבניים ודקורטיביים, אך בעשור האחרון חלה התקדמות משמעותית ביישומים מבניים ויש לו פוטנציאל לייצר מבני שלדה, פגושים, פגושים, הרכבות מנוע, לוחות גג, פגושים אחוריים, מכסה המנוע ומבנה התקשות.
כפי שניתן לראות מהנתון, בשנת 2012, תעשיית הרכב היוותה 5% מהשימוש העולמי בסיבי פחמן (2150 טון), והמשיכה לצמוח בשנים שלאחר מכן. הסיבה לכך היא ששינויים בחקיקה ובהעדפות הצרכנים מאלצים יצרני רכב להשתמש בסיבי פחמן כדי לייצר כלי רכב קלים שצורכים דלק ביעילות ופולטים פחות פחמן בעת השימוש. על פי תחזית שוק CRP העולמית לשנת 2013, יישומי סיבי פחמן בתעשיית הרכב צפויים לגדול בכ-34% בשנה ולהגיע לכמעט 23,000 טון עד שנת 2020.
חומרים מרוכבים יש פוטנציאל ואפשרויות מצוינות לייצור של רכיבי רכב קלים ומבנים. פלסטיק מחוזק סיבי פחמן (CFRP), אשר יש תכונות הקשורות ישירות לצרכים של תעשיית הרכב, כבר עושה השפעה, אשר גם משתמש בו כדי להפוך את מבני הגוף ורכיבי רכב אחרים. בעוד פלסטיק ומרוכבים עשויים להיות חלק מפתרון מרכזי עבור יצרני רכב, עלויות העיבוד של סיבים אלה גבוהות מדי, ומחקר לייצור סיבים ומרוכבים בעלות נמוכה עורר עניין בתעשייה, אשר הוביל לפיתוח של רכיבי גוף הרכב העיקריים. ניתן להשתמש בסיבים בקנה מידה בינוני וגדול. מסייע בהפחתת המשקל ובשיפור יעילות הדלק ברכב.
