When I started this job in September 2006, one of the first ”composites truths” handed down to me from on high was this: Carbon fiber will not be applied to high volume automotive structures until and unless the unit cost of said carbon fiber drops to or below US$5 / lb. Ja jos kysyt 10 komposiittiteollisuuden veteraaneilta, mikä tämän ”totuuden” alkuperä oli, saat lähes varmasti 10 erilaista vastausta, jotka vaihtelevat uskottavasta — ”Ford Motor Co. sanoi sen tapaamisessa materiaalitoimittajien kanssa vuonna 1988 ”— fantastiselle – ” se oli Richard Nixonin kuolinvuoteen julistus.”(OK, tein että toinen ylös, mutta ymmärrät pisteen.)

joka tapauksessa, riippumatta tämän väitteen synnystä, sitä on toistettu niin usein seuraavina vuosina, että se on omaksunut tosiasioiden viilun ja kiillon, jota autonvalmistajat usein vetävät esiin ja johon ne viittaavat aina, kun komposiittiteollisuus alkaa tuntea hieman ylimielisyyttä autojen valtaamisesta. Ja sitten meitä kohteliaasti muistutetaan paikastamme materiaalien ruokaketjussa: ”Muista nyt, pikkukaveri”, sanovat OEM-valmistajat, ” olemme tottuneet kohtuuhintaiseen teräkseen. Uutta hiilikuitua ei voi käyttää, ellei se ole superhalvaa! Mutta jos saat hinnan alas $5 / lb – Oh boy! at olisi jotain! Menehän nyt ….”

ja sitten tapahtui hauska juttu: hiilikuitu halpeni. Kuinka halvalla? Vaikea sanoa. Hiilikuitu valmistajat eivät julkaise hintojaan, mutta jotkut satunnaiset kyselyt paljastivat, että 50K tow, industrial-luokan hiilikuitu voidaan hankkia yksi tai useampi toimittaja niin vähän kuin $7-$8/lb (€15.4-€17.6/kg). Tämä ei ole $5/lb (vielä), mutta se ei myöskään ole $12 tai $15/lb. Ja kun otetaan huomioon tämä laskeva kehityskaari sekä Oak Ridge National Laboratoryn (ORNL, Oak Ridge, TN, US) meneillään oleva halvan hiilikuidun tutkimus, ei ole kohtuutonta ajatella, että tämä surullisenkuuluisa kynnys saatetaan rikkoa pian. Ja sitten, voi pojat!

ehkä.

5 dollarin / lb totuuden totuus on kuitenkin monimutkaisempi kuin miltä se näyttää. Totuus on, että vaikka hiilikuitua tarjottaisiin autonvalmistajille hintaan 0 $/lb, sen käyttö suurten autojen rakenteissa ei olisi itsestäänselvyys. Tämä johtuu siitä, $5/lb rivi hiekassa tulee samanlainen haaste, joka, lopulta, ratkaisee kohtalon hiilikuitu autoteollisuudessa: valmistettavuus.

hiilikuitukomposiittien valmistuksen todellinen Akilleen kantapää on se, että se ei ole helppoa — ei ainakaan niin helppoa kuin metallin leimaus ja muovin ruiskuvalu ovat. Se ei ole helppo suunnitella, ei helppo simuloida eikä helppo valmistaa. Hiilikuitukomposiittien valmistus tarkoittaa selviytymistä paljon suuremmasta määrästä muuttujia, joista jokainen on ennakoitava, mitattava ja sitten valvottava. Kaiken kukkuraksi komposiitit ovat ainoita materiaaleja maailmassa, jotka tehdään samaan aikaan niiden valmistamien osien kanssa.

Tämä ei tarkoita, etteikö se olisi helpottumassa, koska se on. Autoteollisuudessa hiilikuiturakenteiden valmistus keskittyy muovausprosesseihin, jotka jäljittelevät vanhoja metallimuovausprosesseja: Puristusmuovaus, injektio overmolding ja hartsi siirto laudaksi osoittavat suurta lupausta korkean volyymin autokomposiittien valmistus, mutta aktivoida arvo, että vielä myyttinen $5/lb hiilikuitu, niiden on täytettävä autojen toimitusketjun syklin aika, toistettavuus, prosessin valvonta ja jätevaatimukset. Näistä tärkein saattaa olla jäte. Komposiitti osat, riippumatta siitä, kuinka edullinen hiilikuitu tulee, on aina suhteellisen suuri materiaalikustannus taakka, joten materiaalin käyttö on täysin optimoitu, jotta hiilikuitu elinkelpoinen.

autojen OEM-valmistajien todellinen kysymys ei siis ole, kuinka halpaa hiilikuitusi haluaa olla? Sen sijaan kysymys kuuluu, Mikä on kustannustavoitteesi osapainokiloa kohti? Odotan vastausta ylhäältä — tai sinulta. Lähetä sähköpostia osoitteeseen [email protected] ”oikealla” numerollasi.

asiaan liittyvä sisältö

• valmistusmenetelmät (2015)

  komposiittikomponenttien valmistamiseen on lukuisia menetelmiä. Menetelmän valinta tietylle osalle riippuu siis materiaaleista, osan suunnittelusta ja loppukäytöstä tai käyttötarkoituksesta. Tässä on opas valintaan.

Materiaalit &prosessit: valmistusmenetelmät

komposiittikomponenttien valmistamiseen on lukuisia menetelmiä. Menetelmän valinta tietylle osalle riippuu siis materiaaleista, osan suunnittelusta ja loppukäytöstä tai käyttötarkoituksesta. Tässä on opas valintaan.

kun subjektiivisuus poistetaan luokan A pinta-arvioinnista

kohti johdonmukaisempaa, toistettavaa ja määrällisesti ilmaistavaa luokan A pinta-analyysiä, autonvalmistajat ja järjestelmätoimittajat kehittävät ja käyttävät automatisoituja pintatarkastustyökaluja.