15 августа 2008 года

Прогресс в создании недорогих легких материалов для автомобилей

(Композитные материалы из углеродного волокна используются для изготовления автомобилей)

Композиты из углеродного волокна используются для изготовления автомобиля "Мерседес-Бенц СЛР МакЛарен". С разрешения ДаймлерКрайслер.

Эмори Б. Ловинс

Эмори Б. Ловинс - соучредитель и главный исполнительный директор Института Скалистых гор.

Углеродное волокно - жестче и прочнее стали, но втрое меньшей плотности, - встроенное в пластическую смолу, образует очень легкий и прочный "усовершенствованный композиционный" материал, аналогичный дереву (целлюлозные волокна, встроенные в лигнин) или железобетону (стальной арматуре в цементе и заполнителе). Усовершенствованные композиты, все более привычные в спортивных товарах, давно используются в военных и авиакосмических конструкциях, но для того, чтобы быть конкурентоспособными в автомобилестроении, их производство должно стать примерно в тысячу раз дешевле и быстрее. Ручной процесс помещения углеродных волокон в правильное положение, их пропитки жидкой смолой и медленного обжига состава, чтобы он затвердел в результате химической реакции, идет слишком медленно и обходится слишком дорого для изготовления автомобильных корпусов: сделанные таким способом специальные машины типа "Мерседеса СЛР МакЛарен" по мотивам "Формулы Один" стоят сотни тысяч долларов.

Некоторые автомобилестроители добиваются обнадеживающего прогресса в преодолении этого стоимостного разрыва. На БМВ 60 специалистов совершенствуют фирменный процесс, использующий самый большой в мире пресс для литья смолы. Компания уже производит из углепластика более тысячи крыш и капотов в год для моделей высшего класса. "Тойота" и "Хонда", как считают многие, хотят перенести передовую производственную технологию из своих подразделений по производству углепластиковых авиационных материалов в автомобилестроение.

Между тем, более массовое производство, особенно в авиакосмической промышленности (более половины веса нового "Боинга-787" составляют усовершенствованные композиты), делает композиционные материалы лучше и дешевле, и новаторы за пределами автомобильной индустрии разрабатывают новые технологические процессы.

Например, небольшая частная фирма "Файберфордж" в Колорадо (автор этих строк является председателем и акционером) работает с автомобилестроителями, их поставщиками и другими отраслями над коммерческой реализацией нового процесса, который, по-видимому, способен в массовом масштабе обеспечить 80-100 процентов технических характеристик авиакосмических композитов ручного изготовления за 10-20 процентов их стоимости. В этом процессе сначала делают плоскую подогнанную заготовку - сверхпрочную полимерную "фанеру" с различно ориентированными слоями углеродного волокна и термопласта, автоматически и точно сформованную машиной с цифровым управлением, напоминающей струйный принтер. Затем подогнанная заготовка нагревается до размягчения термопласта и подвергается горячей штамповке на обычном высокотемпературном прессе, где ей придается любая требуемая сложная форма. Еще через минуту охлажденная деталь готова к зачистке и использованию.

Дополнительную информацию можно найти по адресу http://www.fiberforge.com/и в статьях и технической документации, на которые даются ссылки на этом сайте.

Мнения, высказываемые в данной статье, не обязательно отражают точку зрения или политику правительства США.