Koolstofvezelversterkte kunststof (CFRP)

CFRP

Koolstofvezelversterkte kunststoffen (CFRP) worden al lang gebruikt in hoogwaardige raceauto's. De kosten en de fabricagetijd van componenten hebben CFRP echter onbetaalbaar gemaakt voor consumententoepassingen. Maar dat is aan het veranderen.

Sterk en lichtgewicht

Onderdelen gemaakt van met koolstof versterkte kunststoffen kunnen twaalf keer meer energie absorberen dan staal, wat de veiligheid verbetert. CFRP is vijftig keer lichter dan staal en dertig keer lichter dan aluminium, waardoor een auto die daaruit is gebouwd aanzienlijk zuiniger is. Zo wordt de uitstoot van broeikasgassen verlaagd. BMW vertrouwt op de "passagierscel" voor zijn i8- en i3-auto's die de kloof overbruggen van Formule 1-raceauto's naar high-end consumentenvoertuiggebruik.

50 mijl per gallon tegen 2025

Normen die zijn opgesteld door de National Highway and Traffic Safety Administration, samen met de U.S. Environmental Protection Agency, vereisen dat auto's tegen 2025 meer dan 80 kilometer per gallon moeten halen.

Snelle cyclustijden

Snelle cyclustijden en voorspelbare sterkte zijn nodig om een ​​CFRP geschikt te maken voor een auto-onderdeel. Deze onderdelen omvatten niet alleen onderdelen als panelen, bumperbeschermers en dashboards maar ook onderdelen onder de motorkap. En vandaag kan een dashboard net zo snel worden gemaakt als een melkkan.

Met hars gevulde gehakte glasvezel

Sinds de jaren vijftig gebruikt de auto-industrie gehakte glasvezel gevuld met hars om kunststof auto-onderdelen te versterken. Momenteel is het met behulp van glasvezel en CAD-software mogelijk om met glas gevulde oliecarters voor onder de carrosserie te bouwen die voldoen aan de strenge normen van een SUV-vrachtwagen. En dit met de snelheid die nodig is om aan de economische eisen te voldoen. Maar er is een nieuwe revolutie in vezelgevulde hars. Dit is koolstofvezel gevuld met spuitgietbare kunststoffen. Dit is veel sterker dan met glas gevulde hars en weegt veel minder.

Eigenschappen van met koolstofvezel versterkt plastic

• CFRP is geleidend. Dit kan een plus of min zijn. De nutsindustrie vereist bijvoorbeeld dat veel producten worden gemaakt met glasvezels, omdat glas een isolator is. Ladders zijn gemaakt van glasvezel.
• CFRP weegt minder dan glasvezel.
• En hoewel CFRP minder weegt, is het sterker en stijver dan glasvezelcomposieten. In vergelijking met metalen zal een CFRP-deel met dezelfde sterkte als staal 1/5e van dat metaal wegen. En een aluminium onderdeel weegt 1,5 keer zoveel als een vergelijkbaar CFRP-onderdeel met dezelfde sterkte.
• Kosten:CFRP is momenteel erg duur.

Gebruik voor met koolstofvezel versterkte kunststoffen

• Automotive:In 2019 introduceerde GM een sterke, koolstofvezel vrachtwagenbed voor zijn Sierra Denali pick-up. Onderdelen onder de motorkap zijn ook gemaakt van CFRP.
• Sportartikelen:vanwege het lichte gewicht en de sterkte wordt het gebruikt om golfschachten, ski's, snowboards, rackets, hengels, hockeysticks, vleermuizen, helmen en fietsen te maken, evenals tal van andere toepassingen in sportartikelen.
• /li>
• Windturbinebladen:de sterkte en stijfheid van CFRP zorgt voor slankere windturbinebladen die langer, lichter en sterker zijn. De resulterende bladen zijn aerodynamisch efficiënter. Zo zorgen bladen gemaakt van CFRP voor lagere energiekosten.
• Lucht- en ruimtevaart:de Airbus A350 XWB is 52% CFRP, inclusief vleugelliggers en rompcomponenten, terwijl de Boeing 787 Dreamliner een gewichtsverhouding van 50% CFRP heeft. De Airbus A380 heeft een centrale vleugelkast van CFRP waardoor deze een vloeiend gevormde vleugeldoorsnede heeft. Deze continu vloeiende dwarsdoorsnede zorgt voor een verbeterde aerodynamische efficiëntie. Spaceship One is zelfs gemaakt met CFRP-componenten.
• Medisch:CFRP is radiolucent, wat betekent dat het transparant is voor röntgenstralen en als zwart wordt weergegeven op röntgenfoto's. Het wordt gebruikt in beeldvormende structuren om ledematen te ondersteunen.
• Militair:het leger gebruikt CFRP voor platforms en constructies voor raket- en lanceersystemen. Het wordt gebruikt om onderdelen te maken voor militaire transporten en militaire infrastructuur zoals een veldhospitaal. Dit materiaal wordt ook gebruikt in beschermende helmen en andere persoonlijke uitrusting om het gewicht te verminderen zonder aan kracht in te boeten. Zelfs vliegtuigen en raketten hebben CFRP-componenten in hun constructie.