Изготовление деталей из карбона и стекловолокна: основы технологии

Изготовление деталей из карбона и стекловолокна

 Изготовление деталей из карбона и стекловолокна: основы технологии
19.03.2020

Термином “карбон” обычно обозначают современный композитный материал, созданный путем сложного переплетения нитей графита и резины. В состав могут входить и другие компоненты, но наличие графита - обязательно.

Стекловолокно - это волокно, созданное из стеклянных нитей, структурно-аморфного, изотропного материала. Стоит значительно дешевле карбона, но обладает похожими свойствами. Поэтому используется при изготовлении деталей, с целью замещения части карбона. Чтобы снизить себестоимость готового изделия. 

Изготовление деталей из карбона и стекловолокна - это процесс придания и фиксации формы карбоновой ткани с помощью полимерных смол. Как правило, внешние стороны детали выполняют из карбона. А внутренний объем заполняют стекловолокном. Могут применяться и другие методики. 

Стекловолокно имеет схожие с карбоном эксплуатационные свойства. Но стоит значительно дешевле. Поэтому его применяют как добавку, с целью снижения цены детали. Однако, при этом снижаются показатели прочности и износостойкости. 

Как делают детали из карбона и стекловолокна

Процесс почти не поддается автоматизации. Большую часть операций приходится выполнять вручную. Мастер должен обладать целым рядом навыков, иметь опыт работы со сложными материалами и очень высокую квалификацию. Поэтому детали из карбона и стекловолокна стоят так дорого. И почти всегда изготавливаются штучно. 

Например, только те автопроизводители, которые выпускают спортивные автомобили “суперкары”, могут позволить себе применять карбоновые кузовные детали. 

Нет никаких сомнений в высоких эксплуатационных качествах этих материалов. Но их цена слишком высока для того, чтобы запускать массовое производство. Лишь очень малое количество потребителей готовы переплачивать в пять-двенадцать раз за уникальные качества карбона. Для всех остальных вполне достаточно той прочности и эластичности, которыми обладают алюминий и сталь. 

Сферы применения

Главное достоинство углеродного волокна - невероятное соотношение прочности и веса. Детали из карбона и стекловолокна не уступают (часто даже превосходят) стали и другим сплавам на основе железа. Но при этом весят в разы меньше.

Поэтому карбон так часто применяется в космической индустрии. Там стоимость доставки одного килограмма на орбиту очень высокая. Поэтому есть смысл применить карбон, а не, например, алюминий. 

Аналогично и в строительстве спортивных автомобилей. Там каждый грамм влияет на скорость. И повышение мощности двигателя обходится намного дороже, чем замена кузовных деталей на карбоновые.

О высокой сложности производства карбоновых деталей и их высокой цене известно всем. Поэтому карбоновые панели часто применяются в качестве декоративного отделочного материала. В тех местах, где нет нужды в высокой прочности, эластичности и износостойкости. Исключительно для того, чтобы подчеркнуть богатство и изысканный вкус владельца. 

Цена деталей из карбона и стекловолокна

Стоимость каждого изделия определяется индивидуально. Серийное производство применяется крайне редко, поэтому нет каких-то стандартных цен. Стоимость одинаковых (или очень похожих) изделий может отличаться в разы. 

Например, комплект из 5 небольших декоративных накладок, сделанных из карбона для салона Porsche Cayenne около $1200. Похожий комплект (по весу и количеству деталей), предназначенный для Nissan GT-R продается за $500. 

Обработка

Детали из карбона и стекловолокна изготавливаются таким образом, чтобы свести к минимуму дальнейшую обработку. Это очень прочный материал, сложный в работе. Более того, механическая обработка может серьезно повредить эстетическому внешнему виду карбоновой детали. Поэтому такие изделия почти никогда не берутся в работу на станках ЧПУ.