Что такое кованое углеродное волокно? Полное руководство по кованым композитам

Добро пожаловать в полное руководство по Forged Carbon aka Forged Carbon Fiber aka Forged Composites. Мы подробно рассмотрим все:что это такое, чем оно отличается от стандартного углеродного волокна, сколько оно стоит, как оно сделано и многое другое.

СВЯЗАННЫЕ С:Как сделать углеродное волокно с нуля в домашних условиях

Почему вы должны доверять тому, что мы говорим? Carbon Fiber Gear специализируется на углеродном волокне с 2007 года. Мы живем этим. Большинство людей, плохо знакомых с углеродным волокном, склонны думать о таких вещах, как запчасти для автомобилей или велосипеды. Мы производим товары для повседневной жизни, такие как кошельки из углеродного волокна, чехлы для iPhone из углеродного волокна, кольца из углеродного волокна и даже имеем коллекцию кованых изделий из углеродного волокна. Если вам нравится материал из углеродного волокна и вам нравится идея внести его в свой образ жизни, вы обратились по адресу.

Прочитав это, вы станете экспертом в области кованого углеродного волокна. Воспользуйтесь нашим оглавлением, чтобы узнать об определенной части, которую вы хотите знать, пролистайте и усвойте все.

В этой статье:

1. Углеродное волокно, которое вы уже знаете
2. Что такое кованый углерод, также известный как кованый композит?
3. Как производится кованое углеродное волокно?
4. Когда имеет смысл использовать кованый углерод?
5. Кованое углеродное волокно - дорогое удовольствие?
6. Кованое углеродное волокно лучше?
7. Как появились кованые композиты
8. Спрос на кованый углерод

1. Углеродное волокно, которое вы уже знаете

Углеродное волокно, которое большинство из нас привыкло видеть в узоре, который нам нравится, начинается с сухого тканого материала, называемого саржевым или диагональным переплетением 2x2. Оттуда он помещается в форму, пропитывается смолой и отверждается, превращаясь в жесткую деталь из углеродного волокна. Все сказано и сделано; деталь выглядит примерно так:

На фото:часы из углеродного волокна, сделанные из кусочков реальной машины Формулы-1. Ткань из углеродного волокна саржевого переплетения.

Другое распространенное тканое углеродное волокно - 1x1, также известное как полотняное переплетение.

На фото:ручка Gear Stealth 2.0 из углеродного волокна с углеродным волокном простого плетения

Это одни из наиболее распространенных способов плетения углеродного волокна и его конечных частей. Вероятно, это то, что вы уже видели на различных вещах, от велосипедных рам до OEM-панелей Tesla.

Подробнее о моделях плетения из углеродного волокна читайте здесь:«Углеродное волокно, которого вы никогда раньше не видели».

2. Что такое кованый углерод, также известный как кованый композит?

Кованое углеродное волокно против углеродного волокна, вот и все.

Основное различие между обычными ткаными углеродными волокнами и кованым углеродным волокном (также известным как кованый композит) заключается в том, что оно состоит либо из пасты, либо из крошечных рубленых углеродных волокон. Нет четкого рисунка, поскольку волокна ориентированы совершенно случайным образом, поэтому каждый готовый продукт Forged Carbon будет уникальным для себя.

Готовый продукт имеет совершенно иной эстетический вид по сравнению с тканым аналогом, который больше похож на мраморное углеродное волокно, чем на тканую ткань:

3. Как производится кованое углеродное волокно?

Так как же нам получить такой радикально другой конечный продукт? В случае кованого углерода / кованого композита измельченные углеродные волокна обычно помещают в пресс-форму. Внутрь заливается смола, а затем все сжимается вместе в форму, используя большое давление (получить ее, пресс-форма 😛):

На фото:гидравлические прессы Langzauner для производства деталей из углеродного волокна SMC. Источник:Composites World.

Этот процесс похож на ковку металлов, отсюда и название Forged Carbon. Технически метод компрессионного формования - единственный аутентичный способ назвать что-то кованным. Есть несколько других способов придать вид Forged Carbon без использования пресс-формы, которые стоит обсудить.

ПРЕДПРЕГ ИЗ КОВАННОГО УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА

Если вы не знакомы с препрегом, это довольно простая концепция. Обычно при изготовлении детали из углеродного волокна вы берете сухую ткань, помещаете ее в форму, а затем пропитываете (или пропитываете) материал эпоксидной смолой. Есть целый процесс, чтобы убедиться, что вы используете лучшее соотношение смолы и ткани (может быть, тема для другого поста?). С другой стороны, пре-прег «предварительно пропитан» эпоксидной смолой (в идеальном соотношении), когда вы получаете материал. Pre-preg - отличное средство, но оно дорогое, требует хранения в холодильнике и в конечном итоге истекает, если его не использовать.

Возвращаясь к пре-пре-пре из рубленого волокна, он в основном поступал к вам в виде листа, который вы могли бы наложить на существующий продукт или использовать во внешнем слое вашей формы, чтобы получить вид кованого углерода без использования пресс-формы.>

КОВАНАЯ СУХАЯ УГЛЕРОДНАЯ ТКАНЬ

Одним из уникальных материалов, которые мы нашли, была особая сухая ткань Forged Carbon, произведенная Ulticarbon. Этот материал сплавляет слой рубленых волокон с тонкой нетканой основой из углеродного волокна.

Это деликатно скрепляет все нарезанные волокна вместе, на которые затем можно нанести эпоксидную смолу, чтобы завершить ваш проект. Это отличная альтернатива препрегу, поскольку в нем нет смолы, и поэтому он не требует хранения в холодильнике и не имеет срока годности. Это по-прежнему дорогой материал, и вам нужно будет нанести на него смолу, чтобы создать готовую деталь.

Вот пример того, как деталь была изготовлена ​​из этого материала:

РАЗМЕЩЕНИЕ НАРЕЗАННЫХ ВОЛОКНОК

Наименее дорогой альтернативой является покупка рубленых волокон, которые обычно продаются фунтами и различной длины. Затем вы можете поместить эти волокна в форму вручную или наложить на существующий продукт, если вы просто хотите получить эстетический вид.

На фото:Рубленые углеродные волокна.
Источник:ACP Composites

Вы даже можете взять тканую ткань и разрезать ее самостоятельно, как это делали в этом видео:

4. Когда имеет смысл использовать кованый углерод?

Почему бы вам не использовать его поверх тканой ткани, кроме попыток создать имитацию кованого карбона?

Отличный вопрос. Я рада, что вы спросили! Есть две основные причины, по которым вы выбрали Forged Carbon:форма и скорость.

При использовании тканой ткани существуют некоторые ограничения на формы, которые вы можете сделать. Такие вещи, как 90-градусный угол, невозможно сделать с тканой тканью, потому что вы просто не можете идеально впихнуть материал в угол.

Укладка тканого материала может занять очень много времени, и есть много места для ошибки. Кованному углю можно придать любую форму (форма - ваш предел), и вы можете очень быстро откачивать детали. Кроме того, вы можете изготовить твердую трехмерную деталь, которая может быть подвергнута дальнейшей механической обработке.

5. Кованое углеродное волокно - дорогое удовольствие?

Когда вы говорите об использовании Forged Carbon в производственных условиях для изготовления больших объемов деталей, вам нужно будет пройти путь компрессионного формования, упомянутый выше.

Одним из недостатков является то, что предварительная стоимость изготовления пресс-формы (не говоря уже о возможности выполнять прессование в первую очередь) во много раз дороже, чем ваши стандартные пресс-формы, которые и без того недешевы. Это одна из причин, по которой имеет смысл рассматривать Forged Carbon только при выкачивании тонны и тонны деталей, чтобы помочь распределить первоначальные затраты по каждой детали.

Давайте добавим некоторые цифры, чтобы вы могли точно понять, о чем думать. Допустим, изготовление вашей первоначальной пресс-формы стоит 25000 долларов. Затем изготовление каждой части будет стоить вам 100 долларов. Если вы построите только одну деталь из этой формы, эта деталь будет стоить вам в общей сложности 25 100 долларов. Если вы можете сделать из него 10 000 деталей, ваша стоимость детали составит 102,50 доллара. Первоначальная стоимость пресс-формы добавляла всего 2,50 доллара (2,5%) за деталь при таком объеме.

6. Кованое углеродное волокно лучше?

Стоит отметить, что поклонники углеродного волокна отметят, что вы можете сделать более прочную деталь из стандартной тканой ткани. Тканый материал может быть более прочным и долговечным благодаря контролю его прочности на разрыв и выравнивания направления (а) ткани. Вы полностью контролируете прочность, в то время как рубленые волокна короткие и не выровнены в определенном направлении.

У каждого метода есть свои плюсы и минусы, и действительно зависит от приложения и конечного продукта, какой метод имеет больше смысла. Основные факторы и требования, о которых следует подумать (в произвольном порядке):

• Эстетика
• Сила
• Объем детали
• Форма
• Стоимость
• Время

СВЯЗАННЫЕ С:Насколько прочно углеродное волокно? | Узнайте, что делает этот элемент таким сложным

7. Как появились кованые композиты

Работая над проектом для Boeing, доктор Паоло Фераболи изобрел технологию для того, что впоследствии было придумано Lamborghini Forged Composites. В 2008 году доктор Фераболи усовершенствовал его, одновременно создав Callaway и Lamborghini.

Эта первоначальная разработка приводит к выпуску двух основных продуктов. От Callaway пришел драйвер Diablo Octane:

В то же время Lamborghini разработала концепт-кар, который вы, возможно, помните, под названием Sesto Elemento:

Это была возможность Lamborghini показать, как кованые композиты могут использоваться в автомобиле, и Sesto Elemento был данью этому. Все шасси монокока, рычаги подвески и тонны других деталей были сделаны из кованых композитов.

С момента выпуска концепта Lamborghini использует этот материал во все большем количестве своих основных автомобилей, таких как Huracán Performante:

Как те? Вам понравятся:

• Street Legal Pagani Zonda Revolucion
• Porsche Taycan с аэродинамическим комплектом из углеродного волокна
• Ford GT500 с аксессуарами из углеродного волокна

8. Спрос на кованый углерод

Широко разрекламированный запуск материала Lamborghini действительно помог продвинуть его в мейнстрим и популяризировать Forged Carbon как альтернативу традиционным тканым тканям. Даже среди наших клиентов, предлагающих товары для повседневной жизни, мы наблюдаем все больший спрос на товары.