جایگاه الیاف کربن در صنعت خودروسازی کجاست

الیاف کربن در خودرو: آیا الیاف کربن کارایی خود را در صنعت خودروسازی از دست داده است؟

تا چندین دهه، الیاف کربن نتوانسته بود در صنعت خودروسازی، همانطور که در صنعت کامپوزیت رخنه کرده بود، دست یابد. با این وجود، تحقیقات نشان می داد که آینده الیاف کربن همچنان روشن است.
در 40 سال گذشته پژوهش‌های متعددی پیرامون الیاف کربن برای کاربری روزافزون در صنعت خودرو‌سازی صورت گرفته اما تنها در چند سال اخیر این پژوهش‌ها بازتاب خود را نشان داده؛ از اولین کاربردهای این الیاف در فناوری میل لنگ با سیم پیچی برای وانت فورد اکونولاین 1984 بود که تقریباً 40000 دستگاه در سال تولید داشت که البته این پروژه با شکست روبه رو شد زیرا هزینه‌های سرسام اوری را به تولید کننده وارد می آورد. در طول دهه‌های بعدی، شفت‌های الیاف کربن روی پلت‌فرم‌های OEM ظاهر شدند، ولی به تولید انبوه نرسید. در اوایل سال 2000 میلادی، هیجان برای الیاف کربن افزایش یافت زیرا انبوهی از سوپراسپرت ها و خودروهای اسپورت از فراوانی الیاف کربن با قیمت پایین بهره بردند، اما این کاربردها بسیار محدود بود. با این حال کم کم کامپوزیت های فیبر کربن جایگزین فلزات در صنایع مختلف شده اند که در آن وزن سبک برای بهره وری بالا ضروری است؛ در سال 2013، با معرفی بی‌ام ‌و (مونیخ، آلمان) i3 و i8 با فناوری الیاف کربن فشرده، و بازار عرضه برای پاسخگویی به تقاضای فیبر و قطعات، منتظر ماندیم تا سایر OEMها نیز همین روند را دنبال کنند. اما هیچ کدام این کار را نکردند.
بنابراین، به نظر می رسد که این کار بزرگ بعدی در دنیای خودرو باشد که می تواند در عین ساخت خودرو با وزن به مراتب سبکتر بازدهی سوخت را افزایش دهد.

 فیبر کربن در صنعت خودرو

راهکار ویژه سبک ‌سازی خودرو

پلیمر تقویت شده با فیبر کربن (CFRP) بیشترین کاربرد را در خودروهای پیشرفته و سوپراسپرت ها دارد. این ماده دارای استحکام بسیار بالایی نسبت به وزن دارد و اساساً فیبر کربنی است که توسط پلیمرهایی مانند رزین اپوکسی محدود شده است. چگالی آن به 1.6 گرم در سی سی می رسد که آن را در مقایسه با فولاد بسیار سبک وزن می کند بدون اینکه به استحکام آسیبی وارد شود.
مزیت اصلی خودروهای سبک وزن افزایش بهره وری سوخت است و کاهش 10 درصدی وزن می تواند 6 تا 8 درصد در مصرف سوخت خودروها صرفه جویی کند. با توجه به اینکه مصرف سوخت مقرون به صرفه به سرعت در کانون توجه قرار گرفته است، CFRP به عنوان یک ماده نیاز روز است. خودروسازانی مانند BMW، لامبورگینی و مرسدس بنز در حال تلاش برای افزایش استفاده از فیبر کربن در خودروهای خود هستند.

قطعات و اجزاء

در ابتدا، خودروهای سطح بالا، ابرخودروها و مدل‌های مسابقه‌ای گران‌قیمت، آنهایی بودند که فیبر کربن را در قطعات و اجزای کوچک‌تر برای به دست آوردن مزایای سرعت ترکیب می‌کردند. در حال حاضر با درک خودروسازان از مزایای استفاده از مواد کامپوزیت، استفاده از آن به شدت افزایش یافته است و خودروهایی هستند که در ساخت بدنه خود از فیبر کربن نیز استفاده می کنند.حتی چرخ‌ها نیز با عناصر فیبر کربنی ساخته می‌شوند، زیرا به شتاب سریع‌تر و کنترل بهتر کمک می‌کند.

احساس سبکی و جلوه‌ی بصری عالی !

عملکرد بهتر ممکن است هدف اصلی ساخت سبک وزن باشد، اما فیبر کربن این کار را بدون آسیب رساندن به ظاهر انجام می دهد. با بهره‌مندی از شتاب‌های سریع و حداکثر سرعت بالاتر، این ماده حس نرم‌تر و براق‌تری به ظاهر خودروها میدهد. به همین دلیل، چندین کاربرد آرایشی از مواد نیز در حال انجام است. ماده ای که به طور قابل توجهی در مورد آن صحبت می شود، به دلیل توانایی های چشم نواز و عملکردهای بالای خود که مصرف کنندگان بسیار شیفته آن هستند، تقاضای زیادی پیدا کرده است.

فیبر کربن و وسایل نقلیه الکتریکی

نسل جدید خودروهای الکتریکی در حال ظهور به شدت به اجزای فیبر کربنی وابسته هستند. از آنجایی که از راندمان سوخت و افزایش عمر باتری پشتیبانی می کند، کاملاً با اهدافی که صنعت خودروهای برقی به دنبال آن هستند مطابقت دارد. هر دو فناوری آینده نگر هستند و می توانند با تکمیل یکدیگر سود ببرند. ناگفته نماند نقطه فروش آنها در آینده نگر بودن کاملاً ساده شده است.
i8 و i3 بی‌ام‌و دارای بدنه‌های تمام کربنی برای کاهش وزن هستند، در حالی که سایر مدل‌های خودروهای الکتریکی مانند فولکس واگن e-Golf به طور گسترده از مواد کامپوزیتی در ساخت خود استفاده کرده‌اند.

آینده فیبر کربن در صنعت خودرو: به کجا می رویم؟

ما به دنبال استفاده گسترده از مواد کامپوزیت در سال های آینده هستیم. ممکن است این ماده تنها به عنوان ماده جایگزین برای خودروهای با کارایی بالا شروع شود، اما روندها حاکی از پذیرش گسترده‌تر فیبر کربن در سال‌های آینده، حتی در خودروهای بازار انبوه است. نه تنها گران‌ترین خودروها، بلکه خودروهای ارزان‌قیمت تولید انبوه نیز به محض اینکه تولید با حجم بالا با هزینه‌های پایین‌تر از طریق فرآیندهای تولید سریع‌تر به واقعیت تبدیل شود، باید به دنبال اجزای مواد کامپوزیتی باشند.
این تغییر اولین بار با عرضه i3 BMW در بخش بازار انبوه مشاهده شد. مدل کوچک الکتریکی، i3 در ارائه نگاهی اجمالی به آنچه می‌توان از طریق استفاده از مواد کامپوزیت به دست آورد انقلابی بوده است و فرصت‌های متعددی را در اختیار شما قرار داده است.

بازار خرید و فروش فیبر کربن

پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که بازار CFRP در صنعت خودروسازی تا سال 2020 به 6 میلیارد دلار افزایش خواهد یافت و این ارقام حتی ممکن است در واقعیت بالاتر باشند. از آنجایی که شرکت های خودروسازی قصد دارند از فیبر کربن بیشتری در پانل های بدنه استفاده کنند، تقاضا برای همیشه در حال افزایش است. عملکرد خودروهای موجود با استفاده از اجزای مواد کامپوزیتی مزیت مطلق آنها را در سرعت و کارایی سوخت و همچنین قدرت مقاومت در شرایط تصادف ثابت کرده است.با کاهش قیمت به عنوان تنها امتیاز، می توان انتظار داشت که شاهد استفاده گسترده از فیبر کربن در خودروها برای انواع قطعات باشیم. پیش از این، آنچه که خودروسازان باید از طریق کاهش قطعات به دست می‌آوردند، اکنون با استفاده از فیبر کربن به راحتی قابل دستیابی است. و با پیشرفت های مداوم در فناوری فیبر کربن، به زودی ممکن است در مقیاس وسیع از آن در خودروهای رایج استفاده کنیم.
این تغییر اولین بار با عرضه i3 BMW در بخش بازار انبوه مشاهده شد. مدل کوچک الکتریکی، i3 در ارائه نگاهی اجمالی به آنچه می‌توان از طریق استفاده از مواد کامپوزیت به دست آورد انقلابی بوده است و فرصت‌های متعددی را در اختیار شما قرار داده است.