F1 на световые годы впереди
В течение некоторого времени углеродное волокно использовалось в Формуле-1, аэрокосмической и морской технике и постепенно прокладывало дорогу к основному производству автомобилей. Хотя основные применения углеродного волокна в серийных автомобилях на сегодняшний день включают в себя косметические усовершенствования, автопроизводители рассматривают его использование в компонентах подвески и панелях кузова, хотя и в отмеренных дозах.
McLaren Automotive использует CFRP
Применение пластика, армированного углеродным волокном (CFRP) широко используется в гоночных автомобилях высокого класса. К примеру, McLaren является пионером в использовании углеродного волокна в производстве автомобилей на протяжении более 30 лет. MP4/1 был первым автомобилем в Формуле-1, который имел шасси из углеродного волокна. По сравнению с алюминиевыми конструкциями того времени, углеродное волокно было более легким, но более прочным и, следовательно, более быстрым, но более безопасным. К последним монококковым автомобилям McLaren из углеродного волокна относятся 675LT и 720S.
McLaren Automotive создала Технологический центр композитных материалов у кампуса Центра передовых производственных исследований (AMRC) в Университете Шеффилда, Великобритания. Центр будет разрабатывать и производить карбоновые шасси Monocell и Monocage для будущих моделей. Следующее поколение Monocell будет создано с использованием передовых автоматизированных технологий производства, разработанных совместно с AMRC.
Другие автопроизводители также используют CFRP
Другие автопроизводители высокого класса активно используют запчасти из углепластика в своих автомобилях, чтобы снизить вес, в частности Daimler, BMW (i3 и i8) и Lamborghini (Aventador и Huracán).
Audi, Alfa Romeo и Toyota также интегрируют CFRP в определенные карманы своих автомобилей. К примеру, Toyota Prius PHV считается первым в мире автомобилем серийного производства, оснащенным задней дверью из углепластика, что является еще одним средством уменьшения веса.
Поскольку спрос на материал возрос, аппетит к нестандартным и новым отделкам резко возрос. Концепция «массовой настройки» все чаще входит в повестку дня изготовителей комплектного оборудования. Недавние инвестиции в отдел JLR SVO, Aston Martin ‘Q’ и Ferrari ‘Tailor Made’ являются примерами того, как автопроизводители реагируют на часто более ловкие настройки и популярные кастомайзеры. Наряду с улучшением двигателя и специальными интерьерами, одним из возросших материалов потребление является углеродное волокно. От «горячих люков» до роскошных лимузинов и внедорожников этот композитный материал больше не предназначен исключительно для автоспорта. Для элитных автомобилей этот почти товар поддерживается своими поставщиками.
Ford также присматривается к CFRP при поддержке Magna. Пара разработала прототип композитного подрамника из углеродного волокна, который, как утверждается, уменьшает массу на 34 процента по сравнению с эквивалентом из штампованной стали. Заменив 45 стальных деталей двумя формованными и четырьмя металлическими, прототип достиг 87-процентного уменьшения количества деталей. Молдинги соединяются с помощью клеевого скрепления и конструкционных заклепок.
Джо Ло, директор по передовым инженерным разработкам Magna Exteriors, рассказал just-auto, почему спрос на легкий материал со стороны производителей комплектного оборудования сейчас растет: «Использование углеродного волокна продолжает очень быстро расти по ряду причин (в первую очередь из-за соотношения прочности и веса) у многих отраслях. Первое использование углеродного волокна являлось материалами, разработанными для аэрокосмической и гоночной промышленности. Однако эти начальные предложения не были сосредоточены на длительности цикла, поскольку они были разработаны для небольших объемов приложений. По этой причине существует огромная возможность для разработки материалов, ориентированных на улучшение времени процесса, и именно этому мы уделяем большое внимание. Это в сочетании со снижением затрат на материалы увеличит использование углеродного волокна в автомобильной промышленности».
Faurecia присоединилась к кластеру MAI Carbon Объединенного общества углеродных композитов, базирующемуся в Аугсбурге, Германия, чтобы разработать производственные процессы, способные достичь времени автомобильного цикла для массового производства композитных деталей. Композитные материалы, безусловно, помогают автопроизводителям сбросить вес. Группа считает, что использование углеродных композитов обеспечивает снижение веса примерно на 50 процентов по сравнению с эквивалентной частью, изготовленной из стали. Десять килограммов экономии веса уменьшают выбросы CO2 на 1 г/км. Снижение веса также важно для увеличения автономности электромобилей на аккумуляторах. Материал выбора для концептуальных автомобилей
Углеродное волокно давно было выбранным материалом для концептуальных автомобилей, обеспечивая видение свободы дизайна и легкого веса. Некоторые, например Hyundai, получили признание за инновационные конструкции рамы из углеродного волокна. Другие применили чистый подход, широко используя материал. К примеру, автомобиль Shell Project M является результатом технологического партнерства между Gordon Murray Design, Shell Lubricants и специалистами по производству двигателей Geo Technology. Трио совместно разработало кузов автомобиля, двигатель и смазочные материалы, чтобы минимизировать использование топлива и выбросы CO2. Есть надежда, что достижение трехзначного числа миль на галлон вдохновит новое мышление относительно личной мобильности, минимизируя энергию с помощью существующих технологий и материалов. Автомобиль представляет собой обновленную версию городского автомобиля Гордона Мюррея T25, выпущенного в 2010 году.
Наиболее заметным аспектом легкой конструкции Project M является то, что она совмещает недорогой композитный корпус из переработанного углеродного волокна и стальную трубчатую раму. Эта часть автомобиля была создана благодаря концепции iStream от Gordon Murray Design, которая позволила команде построить автомобиль весом 550 кг, то есть примерно на 250 кг легче автомобиля Smart и на 80 кг легче оригинального T25. В процессе производства iStream с низким потреблением энергии используются легкие материалы, чтобы сократить затраты на сборку и уменьшить капиталовложения, необходимые для производства автомобиля.
Бывший дизайнер McLaren F1 Гордон Мюррей сказал just-auto: Этот проект базируется на T25 – это был наш первый демонстратор для iStream. Он не был предназначен для продажи, а просто физическое лицо, чтобы продемонстрировать, что такое iStream. И мы думали, что оптимизируем это. Работая с Geo Technologies и Shell, мне пришлось гораздо больше настаивать на разработчиках, чтобы снизить вес, и это фактически продвинуло iStream. Теперь у нас есть Yamaha и TVR, использующие технологии этого автомобиля».
Gordon Murray Design также участвует в проекте Carbon Aluminum Automotive Hybrid Structures (CAAHS), совместном проекте, направленном на дальнейшую разработку материалов и процессов алюминиевых сплавов следующего поколения для использования в конструкциях кузовов автомобилей.
Gordon Murray Design утверждает, что может вдвое снизить вес автомобиля
Gordon Murray Design также представила версию своей автомобильной производственной системы iStream, которая, по ее словам, революционизирует способ производства автомобилей и обеспечивает понижение массы кузова до 50 процентов.
Система сочетает в себе высокопрочную алюминиевую раму с усовершенствованными композитными панелями из углеродного волокна, чтобы перенести «конструкцию и технологии, основанные на Формуле-1, в массовое производство автомобилей».
Компания говорит, что новый процесс обещает приступить к новой эре производительности транспортных средств благодаря легкой конструкции, обеспечивающей большую безопасность, меньшие выбросы, улучшенную управляемость и повышенную долговечность. Компания утверждает, что новая инновация не только обеспечивает уменьшение веса до 50 процентов по сравнению со стандартным металлическим штампованным корпусом, но также предлагает новые уровни гибкости платформы.
Gordon Murray Design говорит, что модульная природа шасси iStream Superlight означает, что основную платформу можно адаптировать к любому сегменту транспортного средства, от спортивных автомобилей и сверхэкономических электрических городских автомобилей до внедорожников и легких коммерческих автомобилей. Эта адаптивная формула обеспечивает, как утверждается, «рентабельность для производителей, избегая потребностей в больших капиталовложениях и индивидуальных конструкциях шасси для каждого варианта модели».
Профессор Гордон Мюррей сказал: «Новый подход iStream Superlight к производству транспортных средств – это инновация, изменяющая парадигму мировой автомобильной промышленности. Это прорыв, который обеспечит технологию самого легкого шасси на десятилетие вперед. Команда дизайнеров Гордона Мюррея создала уникальный, адаптивный и экономически эффективный способ для производителей во всем мире, значительно улучшить характеристики и эффективность автомобиля».
