Carbon to potoczne, nietechniczne określenie laminatów z włókien węglowych i materiałów kompozytowych opartych na tych włóknach.
Carbon to potoczne, nietechniczne określenie laminatów z włókien węglowych i materiałów kompozytowych opartych na tych włóknach.
Włókno węglowe jest zaawansowanym materiałem kompozytowym, który składa się z cienkich włókien węglowych o wyjątkowej wytrzymałości i lekkości. Jest to jeden z najbardziej innowacyjnych materiałów stosowanych w dziedzinie inżynierii, a jego zastosowania są szerokie i różnorodne. Włókno węglowe to materiał o strukturze mikroskopijnych włókien węglowych, które są znacznie cieńsze niż ludzki włos. Te włókna są wytwarzane z polimerów węglowych, takich jak poliakrylonitryl (PAN) lub piknolektron (Węgiel wysokomodułowy). Proces produkcji włókna węglowego obejmuje kilka etapów, w tym rektyfikację, karbonizację i grafityzację, które prowadzą do uzyskania włókien o wysokiej czystości węgla.
Włókno węglowe ma wiele unikalnych cech, które czynią je materiałem o niezrównanych właściwościach:
Włókno węglowe znajduje szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak przemysł lotniczy i kosmiczny, motoryzacyjny, stoczniowy, energetyka, sport i rekreacja, medycyna, zbrojeniowy i wiele innych. Jest stosowane do produkcji kadłubów samolotów, części rakiet kosmicznych, elementów nadwozia samochodowego, konstrukcji łodzi, ramek rowerowych, rakiet tenisowych, implantów medycznych i wielu innych wyrobów.
Włókno węglowe jest niezwykle innowacyjnym materiałem, który rewolucjonizuje przemysł i technologię. Jego unikalne właściwości, takie jak wytrzymałość, lekkość i odporność na korozję, czynią go materiałem przyszłości. Dzięki rosnącej świadomości ekologicznej i potrzebie oszczędzania energii, włókno węglowe będzie nadal się rozwijać i znajdować szerokie zastosowanie w różnych branżach i dziedzinach życia.
Włókna te dzieli się na dwa rodzaje:
ZALETY WŁÓKNA WĘGLOWEGO (CARBONU)
WŁÓKNO WĘGLOWE + ŻYWICA
(ang. carbon fiber reinforced plastic – cfrp)
CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) powstaje przez połączenie włókien węglowych czyli zbrojenia i żywicy epoksydowej, która stanowi spoiwo. Jest to struktura podobna do żelbetu, w którym spoiwem jest beton, a zbrojeniem stal. Podstawową różnicą jest to, że kompozyt węglowy ma dużo większą wytrzymałość. Kierunek ułożenia włókien, rodzaj splotu, ilość warstw mat i stosunek zawartości żywicy i włókna ma wpływ na właściwości kompozytu. Można zatem uzyskać podane właściwości materiału projektując jego twardość i wytrzymałość, i tak np.: – do budowy ram rowerowych użyjemy materiału lepiej tłumiącego drgania, czyli o większym współczynniku sprężystości, – przy konstruowaniu kadłuba samolotu użyjemy kompozytu o większej sztywności i wytrzymałości. Najważniejszą cechą każdego rodzaju kompozytu węglowego są jego znakomite własności mechaniczne przy niskiej gęstości samego materiału. W zależności od rodzaju włókna węglowego i spoiwa własności mechaniczne CFRP zmieniają się. Kompozyt ma średnio sześciokrotnie wyższą wytrzymałość na rozciąganie i średnio trzykrotnie wyższy współczynnik sprężystości podłużnej niż stali, przy czterokrotnie niższym ciężarze, (średnia wytrzymałość charakterystyczna na rozciąganie 2,5 GPa, średni współczynnik sprężystości podłużnej 450 GPa, gęstość 1.75g/cm3). Ponadto włókno węglowe charakteryzuje się bardzo dużą odpornością na zmęczenie materiału.
Włókna węglowe mają niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i cechuje je wysoka stabilność wymiarów. Ich korzystne własności mechaniczne nie zmieniają się nawet pod działaniem wysokiej temperatury.
NOWOŚĆ W CARBON C14
WŁÓKNO WĘGLOWE KUTE (FORGED CARBON)
Forged carbon – rewolucja w dziedzinie kompozytów wzmocnionych włóknem węglowym
Forged carbon, to innowacyjny materiał, który zyskał popularność w branży motoryzacyjnej oraz designerskich, nietypowych formach architektonicznych. Jego wynalazcami są włoscy naukowcy, którzy w połowie lat 2000. zaczęli szukać sposobu na obniżenie kosztów produkcji części kompozytowych oraz zwiększenie prędkości produkcji. Wówczas firma Lamborghini postawiła sobie za cel zastąpienie wahaczy wykonywanych w technologii kutego aluminium, wahaczami z włókna węglowego.
Aby osiągnąć ten cel, Lamborghini nawiązało współpracę z firmą Callaway Golf Company oraz Uniwersytetem w Waszyngtonie. Razem podjęli się szeroko zakrojonych badań w celu opracowania materiału o bardzo dobrej odporności na obciążenia cykliczne oraz wilgoć, a także o niższym module sprężystości w porównaniu z aluminium, dużej wytrzymałości mechanicznej oraz łatwym przetwarzaniu.
Kuty Karbon to wynik tych badań – materiał, który można określić jako uproszczenie istniejących technologii kompozytowych. Według wynalazców, jest to nie tylko nowy materiał, ale również w pełni istniejąca technologia łącząca cechy materiałowe oraz specyfikę prostego procesu przetwórczego pozwalającego na uzyskanie elementu kompozytowego.
Zazwyczaj tkaniny węglowe formuje się w ostateczny kształt układając je warstwowo i impregnując żywicą. Kuty Karbon różni się od tradycyjnych tkanin i prepregów z włókna węglowego, ponieważ jest w postaci pasty włókien węglowych i żywicy epoksydowej wymieszanej w odpowiednich proporcjach. Dzięki temu nie wymaga on starannego cięcia i precyzyjnego układania w formach.
Po przygotowaniu wymaganej ilości materiału wsadowego i umieszczeniu jej w gorącej formie prasy hydraulicznej, materiał ten jest ściskany i utwardzany w czasie kilku minut. Dzięki temu proces produkcji elementów z kutego węgla jest szybszy i prostszy niż w przypadku tradycyjnych technologii kompozytowych. Ostatecznie uzyskujemy lekkie i wytrzymałe elementy, które znajdują zastosowanie nie tylko w motoryzacji, ale także w innych dziedzinach przemysłu.
W Carbon C14, wykorzystujemy w procesie wytwarzania elementów z karbonu kutego (włókno węglowe kute), specjalnie przygotowane nowoczesne prepregi przeznaczone do wytwarzania kutego karbonu.
Taka technologia pozwala na produkcję wyrobów z kutego włókna węglowego, bez potrzeby wytwarzania specjalnych, bardzo drogich form do prasy, tylko typowych form do formowania kompozytów.
Taki zabieg umożliwia produkcję elementów z karbonu kutego w krótkich seriach, a nawet pojedynczych egzemplarzach.
Minusem włókna węglowego kutego, są trudności w jego lakierowaniu, zwłaszcza przy lakierowaniu typu carbon look, w połysku. Lakiernicy Carbon C14, sprostają jednak każdemu zadaniu przy lakierowaniu kompozytów węglowych.
TECHNOLOGIA PREPREGÓW WĘGLOWYCH
Co to są prepregi węglowe (z włókna węglowego)?
Prepregi węglowe są kompozytowymi materiałami, które składają się z dwóch głównych składników: włókien węglowych i żywicy epoksydowej lub innego polimeru. Proces produkcji prepregów węglowych obejmuje impregnację włókien węglowych żywicą w fabryce, a następnie ich umieszczenie między foliami ochronnymi, aby zachować odpowiednie właściwości i utrzymać ich wilgotność na odpowiednim poziomie.
Oto kilka istotnych informacji na temat prepregów węglowych:
Przetwarzanie prepregów węglowych to proces wytwarzania elementów kompozytowych z włókien węglowych i żywicy. Prepregi to gotowe do użycia materiały kompozytowe, w których włókna węglowe są już nasączone żywicą. Prepregi są bardzo popularne w przemyśle lotniczym, samochodowym i sportowym, ponieważ pozwalają na łatwe i skuteczne tworzenie wytrzymałych i lekkich części.
Oto kilka etapów procesu przetwarzania prepregów węglowych:
Prepregi węglowe oferują wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi tkaninami węglowymi, ponieważ umożliwiają precyzyjne kształtowanie i bardziej kontrolowane nasączanie żywicą, co daje lepsze właściwości mechaniczne i pozwala na uzyskanie mniejszej ilości odpadów. Prepregi węglowe charakteryzują się również dobrą odpornością termiczną. Wytrzymują one wysokie temperatury, co sprawia, że są idealne do zastosowań, które narażone są na ekstremalne warunki termiczne, takie jak ochrona termiczna w technologiach kosmicznych. Jednak najbardziej popularne prepregi węglowe gdzie lepiszczem jest żywica epoksydowa bio, nie są odporne na wysokie temperatury. W Carbon C14 otrzymasz wsparcie, jeżeli potrzebujesz osiągnąć w kompozytach węglowych odporność na wysokie temperatury.
Prepregi węglowe znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle lotniczym, kosmicznym, samochodowym, sportowym i wielu innych dziedzinach, gdzie lekkość, wytrzymałość i doskonałe właściwości mechaniczne są kluczowe.
Prepregi węglowe w technologiach kosmicznych i lotniczych.
Prepregi węglowe odgrywają ważną rolę w technologiach kosmicznych i lotniczych, ponieważ oferują wyjątkowe właściwości mechaniczne i lekkość, co przekłada się na osiągi i efektywność pojazdów. Prepregi węglowe to kompozyty złożone z włókien węglowych (znanymi także jako włókna węglowe) wzmocnionych żywicami epoksydowymi lub innymi polimerami.
Oto kilka obszarów, w których wykorzystuje się prepregi węglowe w technologiach kosmicznych i lotniczych:
Prepregi węglowe mają wiele zalet, ale wymagają precyzyjnego projektowania i produkcji. Ich zastosowanie w branży kosmicznej i lotniczej przyczynia się do rozwoju nowoczesnych, wydajnych i ekonomicznych technologii, które są bardziej ekologiczne i oszczędne w eksploatacji.