Секреты легкости в тюнинге автомобиля

Секреты легкости
Некогда карбон использовали только в конструкции суперкаров и болидов «Формулы-1». Сегодня этот материал можно встретить и в серийных спорт-карах, однако современные технологии делают углепластик все более доступным... Углепластик - композитный материал, это пропитанное и покрытое полимерной смолой карбоновое волокно. Жесткий и прочный, как алюминиевый сплав, он обладает аналогичными свойствами, но весит на 30% меньше. Такой материал идеален для спортивных кузовов - конструкция из него мало того что легкая, обладает высокой жесткостью на кручение и ударопрочностью. Кроме того, в отличие от металлов, где при любых видах деформации возникают одинаковые напряжения, углепластики гораздо лучше работают на растяжение и сжатие. Это их свойство используется для снижения массы конструкции: карбон применяют там, где это действительно необходимо, располагая волокна с учетом преобладающих нагрузок.  Углепластик получается черным, хотя его основой служит белое волокно из полиакрилнитрила, сокращенно ПАН. В процессе переработки, несколько раз подвергнувшись воздействию высоких температур и давления, волокно чернеет - в его структуре остается лишь чистый углерод. Толщина таких волокон не превышает 7 микрон (0,007 мм). Для сравнения: толщина человеческого волоса - 50 микрон. В автомобильной промышленности 50 000 таких волокон сращиваются в жгут, называемый ровинг, который поступает на следующий этап производства. Волокна не переплетают и не скручивают, они располагаются в одной плоскости - при прядении они искривились бы, что отрицательно сказалась на свойствах материала.

Lambo-технология
До сих пор углепластики применялись только в конструкции гоночных автомобилей и малосерийных моделей - дело это недешевое. Детали изготавливали практически вручную, и трудозатраты были весьма значительны. Исходным материалом служили рулоны углеволокна, пропитанного термопластичной смолой. При комнатной температуре в смоле начинаются процессы полимеризации, поэтому рулоны хранят при низкой температуре. Из свернутой в рулон липкой полосы выкраивали заготовки, которые вручную укладывали в пресс-формы. Твердели они в автоклаве, где поддерживались определенные температура и давление. Обычно так изготавливают наружные элементы кузова - например, крышу Lamborghini Aventador. Процесс сложный, но он позволял получить тонкие детали с очень чистой и ровной поверхностью. Однако в последнее время получила развитие еще одна технология - RTM (Resin Transfer Moulding), - значительно ускорившая процесс производства деталей из карбона без снижения качества. С 2003 года BMW изготавливает по RTM-технологии крыши МЗ и Мб, которые затем покрывают специальным прозрачным лаком, так что деталь становится абсолютно гладкой и не отличается на вид от металлической. Работая над моделью Aventador, инженеры Lamborghini усовершенствовали процесс RTM и даже запатентовали технологию RTM-Lambo: вместо металлических пресс-форм использовали пластиковые, что существенно сократило время производства. Правда, одной пресс-формы хватает на производство всего 500 деталей, потом она изнашивается, но с учетом объемов выпуска Aventador это не проблема. Другое преимущество новой технологии состоит в том, что смола впрыскивается в пресс-форму под давлением не 20, а всего лишь 1,5 бар, а чем ниже давление, тем дешевле производство.




От 3 до 800 автомобилей в день
По словам Лучано де Ото, ведающего в Lamborghini работами с композитными материалами, блестящее будущее ждет и технологию ковки углепластика, впервые опробованную при производстве концепта Sesto Elemento: 1000-тонный пресс изготавливал сложную деталь всего за пять минут. Как это работает? Полимерную матрицу заполняют углеволокном, нарубленным кусками длиной 3-5 см. Прочность такого волокна ниже, чем у цельных волокон, из которых делают ровинг для технологии RTM, но выше, чем у титана. Однако себестоимость «кованых» деталей ниже, да и время производства меньше. И если раньше в день можно было выпускать не больше 15 автомобилей, в конструкции которых много карбона, то сегодня - 800 (к слову, технология предпропитанного углеволокна в рулонах позволяет производить в день всего 3 машины). Другими словами, детали из углепластика сегодня можно использовать в конструкции моделей, годовой тираж которых составляет 150 ООО штук. Так что со временем углепластик займет место алюминия и специальных сталей в конструкции как силового каркаса, так и кузовных панелей. Сначала он будет дороже, но разницу в стоимости компенсирует возможность сделать цельную деталь там, где раньше собирали несколько мелких. К тому же решен вопрос вторичной переработки: пиролиз позволяет получить из отслуживших свой срок деталей вторичное углеволокно, прочность которого всего на 7% ниже прочности первичного материала.