Anglies Pluošto Ateitis: Tai Daugiau Nei Greitis (Op-Ed)

{h1}

Anglijos pluoštas yra moderniausias - lengvas, tačiau ypač stiprus - ir netrukus jis gali patekti į pagrindinius automobilius, tvirtina nyu inžinieriai nikhil gupta ir steven zeltmann.

Nikhilis Gupta yra docentas, o Stevenas Zeltmannas - studentų mokslo darbuotojas Niujorko universiteto „Tandon“ inžinerijos mokyklos Mechanikos ir kosmoso inžinerijos katedros Kompozicinių medžiagų ir mechanikos laboratorijoje. Autoriai šį straipsnį papildė „WordsSideKick.com's“ Ekspertų balsai: op-ed ir įžvalgos.

Kiekvienais metais automobilių parodos atvyksta į viso pasaulio miestus, tačiau tik nedaugelis iš jų turi ypatingą dėmesį Niujorko šviesą ir blizgesį. Automobilių pramonė per pastaruosius penkerius metus patyrė milžiniškų pokyčių, susijusių su dujų kainų kilimu su kalneliais, naujų technologijų diegimo ir vartotojų skonio pokyčių.

Tačiau išsiskiria viena tendencija: praėjusių metų Niujorko tarptautinėje automobilių parodoje eksponuojamos lengvosios kompozicinės medžiagos siūlo įžvalgą, ko tikėtis, nes 2016 m. Paroda atidaroma vėliau šį mėnesį - ir ateities automobilių modelius.

„Maserati GranTurismo MC“ anglies pluošto gaubtas.

„Maserati GranTurismo MC“ anglies pluošto gaubtas.

Kreditas: Nikhil Gupta

Pajuskite skaidulą

Anglies pluoštu sustiprinto polimero (CFRP) kompozitai - dar vadinami anglies pluošto laminatai - yra naujos kartos medžiagos, leidžiančios lengvesnius, efektyvesnius degalus ir saugesnius automobilius. Anglies laminatas yra ypač stiprus ir standus dėl savo beveik gryno anglies pluošto austų sluoksnių, sujungtų sukietėjusiu plastiku, pavyzdžiui, epoksidine derva.

Anglies pluoštu sustiprintos kompozicinės plokštės, dar vadinamos anglies pluošto laminatais.

Anglies pluoštu sustiprintos kompozicinės plokštės, dar vadinamos anglies pluošto laminatais.

Kreditas: Nikhil Gupta

Kadangi pluoštai yra visiškai anglies pluoštai, jų tankis yra tik apie 1,6 gramo viename kubiniame centimetre (g / cc) - panašus į stalo cukraus tankį - todėl gaunami anglies laminatai, kurių tankis yra nuo 1,3 iki 1,5 g / cm3.

Tačiau anglies laminato gamybos procesas yra sudėtingas ir reikalauja tiek rankų darbo, tiek brangių robotizuotų mašinų, dėl kurių abi gatavos dalies išlaidos yra didelės. Po to, kai įpylęs į anglies pluoštą, dažniausiai naudojamas polimeras (epoksidinė derva) kietėja nuo 24 iki 50 valandų, dar labiau padidindamas išlaidas. Priešingai, plieno tankis yra apie 7,8 g / cm3. Anglies pluoštai yra šiek tiek tvirtesni nei plienas, tačiau jie turi penktadalį svorio. Anglies laminato tankis yra toks mažas, kad jis lenkia net lengviausią struktūrinį metalą, magnį, kurio tankis yra 1,8 g / cm3.

Anglies pluoštas, naudojamas „McLaren 650S“ apdailoje prie vairo.

Anglies pluoštas, naudojamas „McLaren 650S“ apdailoje prie vairo.

Kreditas: Nikhil Gupta

Pareiškimas

Prognozuojama, kad aukščiausios klasės automobiliai savo konstrukcijose naudoja didelius kiekius kompozitų, kad sumažintų svorį ir pasiektų didesnio didžiausio greičio, greitesnio pagreičio ar padidėjusio akumuliatoriaus veikimo tikslus (elektromobiliuose).

Tačiau patrauklus anglies laminato išvaizda ir visuomenės susižavėjimas šia stebuklo medžiaga paskatino naudoti ir daugelį kosmetikos gaminių. Tiesą sakant, kosmetikos priemonės greitai pereina į didelės gamybos automobilius. [Anglies pluoštas gamina išmaniuosius siūlus]

Automobilio su visos anglies kėbulu pavyzdys yra „McLaren 570S“ - konstrukcinės plokštės ir kėbulo rėmas yra pagaminti iš anglies laminatų. Šis 185 000 JAV dolerių kainuojantis superautomobilis turi 562 arklio galių V8 variklį su dviem turbokompresoriais, suteikiantį jam 3 sekundžių greitį nuo 0 iki 60 mylių per valandą, o maksimalus greitis - 204 mph (328 km / h). Kadangi didelė dalis automobilio yra pagaminta iš kompozitų, jis sveria tik 3 150 svarų. (1 429 kilogramai).

„McLaren 570S“ su galiniu gaubtu, pagamintu iš anglies pluošto kompozito, permatomos. Jis tarnauja dvejopai - stiliaus ir lengvumo tikslams.

„McLaren 570S“ su galiniu gaubtu, pagamintu iš anglies pluošto kompozito, permatomos. Jis tarnauja dvejopai - stiliaus ir lengvumo tikslams.

Kreditas: Nikhil Gupta

Pagaminti tokį automobilį kaip 570S su visiškai kompozicine struktūra yra didžiulė užduotis. 1981 m. Pasirodžius pirmajam „Formulės 1“ anglies laminato automobiliui, nepaisant intensyvių tyrimų ir plėtros pastangų per pastaruosius 35 metus, technologija perėjo prie tik kelių pasirinktų gamybos modelių. Kai kurie iš sudėtingiausių iššūkių yra gaminti sudėtingų formų anglies laminatus, užtikrinančius vienodą epoksidų įsiskverbimą į visas dalis, atsižvelgiant į skirtingas stiprumo savybes, kai medžiaga trenkiama iš skirtingų kampų (stipris yra geresnis pluošto kryptimi). ir kokybės kontrolės užtikrinimas.

Šių iššūkių įveikimas yra brangus, todėl kompozicijos iš anglies laminato yra plačiai naudojamos tik visuose į našumą orientuotuose modeliuose, įskaitant „Alfa Romeo 4C“, naująjį „Ford GT“ ir hibridinį „Porsche 918“.

„Alfa Romeo 4C“ anglies pluošto kubilo važiuoklė (priekinis planas) ir visas automobilis (fonas).

„Alfa Romeo 4C“ anglies pluošto kubilo važiuoklė (priekinis planas) ir visas automobilis (fonas).

Kreditas: Nikhil Gupta

Po ilgos istorijos, rezultatai

Ne taip seniai automobiliai sumažino svorį pašalindami kuo daugiau dalių. Senesni, lengvi „Porsches“ modeliai turėjo nailonines stygas vidaus durų rankenoms ir neturėjo galinių sėdynių, o nedaugelis didelio našumo automobilių buvo aprūpinti radijo imtuvais ar kita įranga, kuri nebuvo absoliučiai būtina. To nebėra, kaip matome „McLaren 650S“ interjere. Automobilio salone taip pat plačiai naudojami anglies laminatai, įskaitant vairo stipinai, leidžiančius dizaineriams prisidėti prie navigacijos sistemos svorio ir daugybės patogumų. Anglies pluošto dalys ne tik taupo svorį, bet ir atlieka estetinį vaidmenį: priminimas klientui apie pažangias medžiagas, naudojamas jų transporto priemonės statybai.

Sportinėse prabangių automobilių versijose taip pat plačiai naudojami kompozitai, kaip „Maserati GranTurismo MC“, kur visa gaubto konstrukcija ir daugybė kitų komponentų yra pagaminti iš anglies laminato. Tame pavyzdyje, norint pritvirtinti anglies laminato dalis, naudojama daug jungčių, kniedžių ir varžtų. Inžinieriai kažkada tikėjo, kad tvirtinimo detalių gręžimo skylės sulaužys pluoštą ir padarys komponentą silpną. Tačiau novatoriškas inžinerinis dizainas ir išsamūs bandymai šias problemas išsprendė.

Kadangi metalinės dalys, liečiančios anglies laminatą, koroduoja greičiau, dizaineriai sukūrė specialias tvirtinimo detalių ir anglies laminatų dangas. Šie brangūs automobiliai nėra dažnai veikiami atšiaurios aplinkos ir yra linkę į geresnę techninę priežiūrą, o tai padeda sumažinti šią problemą, tačiau kompozicinių technologijų perėjimas į įprastus automobilius vis dar kelia susirūpinimą.

Anglies pluošto komponentai keleivio pusės veidrodžio „Maserati GranTurismo MC“ korpuso išorėje.

Anglies pluošto komponentai keleivio pusės veidrodžio „Maserati GranTurismo MC“ korpuso išorėje.

Kreditas: Nikhil Gupta

Panašiai kaip „650S“, „GranTurismo MC“ taip pat apima anglies laminato apdailos variantą keliems interjero komponentams. Priekinis prietaisų skydelio apdaila, ant vairo montuojami irklas, pavarų perjungikliai, durų slenksčio įdėklai ir šoninių durų įdėklai gaminami iš anglies laminato. Tačiau išvaizda yra pagrindinė priežastis, dėl kurios šiose vietose naudojamas anglies laminatas. Kai kurie apdailos komponentai pakeičia ankstesniuose modeliuose naudojamą medieną ar plastiką, kurie yra tokie pat lengvi, o tai reiškia, kad anglies laminatas kai kuriais atvejais naudojamas tik dėl kosmetikos priežasčių.

Kai kurie išoriniai „GranTurismo MC“ komponentai taip pat yra pagaminti iš anglies kompozicijos. Tokių komponentų pavyzdžiai yra galinis spoileris, durų rankenos ir galinio vaizdo veidrodžio korpusai. Panašiai įrengta ir 85 000 USD kainuojanti „Cadillac CTS-V“. Dideli komponentai, kuriems taikoma aerodinaminė apkrova, pavyzdžiui, spoileriai ir skiltuvai, gali turėti didelę naudą iš anglies sluoksniuotų medžiagų standumo ir mažo svorio. Tačiau daugelis kitų išorės apdailos detalių yra pagamintos iš anglies laminatų pirmiausia dėl estetinių priežasčių. Daugelyje automobilių, tokių kaip „Audi R8“, šie apdailos elementai yra prieinami. Tačiau dideli komponentai, tokie kaip variklio dangtis ir šoniniai skydai, leidžia sutaupyti svorio, pakeisdami metalinius R8 komponentus.

Kiti, tariamai labiau techniškai pastebimi, kompozitai ilgą laiką buvo naudojami automobiliuose be jokio pripažinimo - „Toyota“ ir kiti ilgą laiką naudojo smulkiai išsklaidytus molio nanoplastiklius, kad pagerintų plastikinių buferių atsparumą UV spinduliams ir nailono ventiliatoriaus diržų stiprumą, tačiau tik nedaugelis žmonių tai pastebėjo. juos dėl jų nenusakomo pasirodymo.

Tuo tarpu patrauklios išvaizdos anglies laminatai tapo mados teiginiais, nes nė viena kita medžiaga neatkartoja pluošto pynimo tekstūros, sodrios juodos spalvos ir blizgaus anglies laminato paviršiaus apdailos derinio.

Anglies pluošto durų apdaila automobilyje „Audi R8 V10“.

Anglies pluošto durų apdaila automobilyje „Audi R8 V10“.

Kreditas: Nikhil Gupta

Anglies ir elektrinės

Viena reikšmingų būdų padidinti anglies laminatų konstrukcinį naudojimą yra elektromobiliai. Lengvosios medžiagos puikiai tinka šiam besivystančios rinkos segmentui, nes važiavimo diapazonas vienu įkrovimu yra ypač jautrus svoriui, akumuliatorių išdėstymo galimybės yra patobulintos turint sudėtingas formai tinkančias konstrukcines dalis ir jų išvaizda gerai dera su futuristine aura, kokia yra elektromobilių gamintojai. bando pasiekti.

Elektromobiliams toliau judant iš viršutinės rinkos pakopos, tokios kaip „BMW i8“, į labiau prieinamą segmentą - tokius kaip „Tesla Model 3“, „BMW i3“ ir „Volkswagen eGolf“ - jie ir toliau priklausys nuo anglies laminatų. „I8“ ir „i3“ jau turi anglies laminato korpusus svoriui sumažinti.

Jei esate aktualus ekspertas - tyrėjas, verslo vadovas, autorius ar novatorius - ir norėtumėte prisidėti prie opuso, rašykite mums čia.

Jei esate aktualus ekspertas - tyrėjas, verslo vadovas, autorius ar novatorius - ir norėtumėte prisidėti prie opuso, rašykite mums čia.

Platus naudojimas kaip apdailos detalės pabrėžia populiarų norą pamatyti pažangias medžiagas net įprastuose automobiliuose. Tai, kad automobilių pirkėjai anglies pluoštą sieja su aukštu našumu ir kokybe, reiškia, kad šių medžiagų ateitis automobilių pramonėje yra daug žadanti.

2016 m. Niujorko tarptautinėje automobilių parodoje mes tikimės pamatyti platesnį esamų anglies laminato dalių, tokių kaip galinio vaizdo veidrodžių korpusai, spoileriai ir galiniai difuzoriai, pritaikymą. Šias dalis gamina specializuoti anglies laminato gamintojai, kurie dabar gali jas pritaikyti kitiems modeliams už mažesnę kainą. Šiemet taip pat gali atsirasti plačiau naudojamos kai kurios didelio masto dalys, pavyzdžiui, sėdynių konstrukcijos. Plačiai naudojant anglies laminatus transporto priemonėje iš santykinai prieinamesnio segmento, „BMW i3“ - kuris 2015 m. Pasiekė 11 024 vienetų pardavimą - užtikrins našumo rezultatus įprastomis griežtomis važiavimo sąlygomis ir geresnes remonto išlaidų sąmatas. Tokių modelių duomenys padės anglies laminatus perkelti į įprastus automobilius. Griežtėjant išmetamųjų teršalų standartams, visus automobilius reikės apšviesti dėl įmanomų pažangių medžiagų.

Naujoji elektromobilių banga greičiausiai paskatins kompozitų funkcinių ir estetinių vaidmenų susiliejimą, o nuolatinis anglies pluošto laminato technologijos tobulinimas paspartina šias programas. Jau atrodo, kad variklio dangtis, bagažinės įdėklai ir galiniai oro difuzoriai yra pakeliui į platesnį pritaikymą.

Bet, ko gero, kritiškiausia, kad „i3“ ir „i8“ ir kitų gamybos modelių, kuriuose yra anglies, kompozicija, ir kiti gamybos modeliai pateikia duomenis apie gaubtų ir avarinių dėžių konstrukcijų veikimą įvykus greitajai avarijai. Kol kas rezultatas yra puikus anglies kompozito našumas avarijos sąlygomis, o tai paskatins naudojimą toliau.

Jūs skaitėte apie juos. Galbūt net vieną esate matę kelyje. Bet kiek jūs žinote apie tokias elektrines transporto priemones kaip „Nissan Leaf“, „Chevy Volt“ ir „Tesla Roadster“? Pasitikrink savo žinias naudodamas šią viktoriną.

Pradėkite viktoriną

Elektriniai automobiliai

0 iš 10 klausimų baigti

Viktorina: Elektrinis vs. Dujinės transporto priemonės

Jūs skaitėte apie juos. Galbūt net vieną esate matę kelyje. Bet kiek jūs žinote apie tokias elektrines transporto priemones kaip „Nissan Leaf“, „Chevy Volt“ ir „Tesla Roadster“? Pasitikrink savo žinias naudodamas šią viktoriną.

Pradėti viktoriną

Elektriniai automobiliai

0 klausimų baigta

Pradėti iš naujo | Daugiau viktorinų

Sekite visas „Expert Voices“ problemas ir diskusijas - ir tapkite diskusijos dalimi „Facebook“, „Twitter“ ir „Google+“. Išreikštos autoriaus nuomonės ir nebūtinai atspindinčios leidėjo nuomones. Ši straipsnio versija iš pradžių buvo paskelbta „WordsSideKick.com“.


Vaizdo Papildas: You Bet Your Life: Secret Word - Chair / People / Foot.




Tyrimas


Ho, Ho, Kaip Sekti Kalėdų Senelio Kelionę Per Šias Kalėdas
Ho, Ho, Kaip Sekti Kalėdų Senelio Kelionę Per Šias Kalėdas

Kodėl Jūs Neturėtumėte Tikėtis, Kad Netrukus Pamatysite „Blade Runner“ Replikantus
Kodėl Jūs Neturėtumėte Tikėtis, Kad Netrukus Pamatysite „Blade Runner“ Replikantus

Mokslas Naujienos


Grooming Gallery: Šimpanzės Tampa Socialios
Grooming Gallery: Šimpanzės Tampa Socialios

Geriausias Amžius Auginti Vaikus? Vyresni Tėvai Sako 30-Ies
Geriausias Amžius Auginti Vaikus? Vyresni Tėvai Sako 30-Ies

„Elephantiasis“ Atvejai Atsekti Netikėtai
„Elephantiasis“ Atvejai Atsekti Netikėtai

Naujos Rūšys! Mažytė Varlė Ir Grybelio Nykštukai Gauna Garsenybių Vardus
Naujos Rūšys! Mažytė Varlė Ir Grybelio Nykštukai Gauna Garsenybių Vardus

Kodėl Kai Kurie Žmonės Yra Ambicingi?
Kodėl Kai Kurie Žmonės Yra Ambicingi?


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com