Vajon tényleg a szénszál a megoldás?

Az elmúlt hónapok során egyre több gyártó kezdett kísérletezni a szénszál autóipari felhasználásával. A Cadillac ATS-V gépháztetője szénszálból készül. A legújabb Ford GT gyártási prototípusa szénszálas szerkezetű, a GT350R kerekei pedig szintén karbonszálas anyagból készülnek. A Magna a 2013-as modellévjáratú Ford Fusionra épülő MMLV tanulmánya ugyan főként alumíniumot használ, ám a járműben találunk szénszálas anyagból, magnéziumból és titánból készült elemeket is.

A BMW elsőként alkalmazott szénszálas anyagból készült szerkezeti elemeket mainstrem modellekhez. Képen a BMW i3 kocsiszekrénye

Míg mindez nagy kihívást jelent a tömegpiaci gyártás terén, a szénszálas anyagokkal kapcsolatos hátrányok egyre inkább eltűnhetnek. Mivel a szénszál 60 százalékkal könnyebb illetve tízszer erősebb mint az acél, a tömegpiaci felhasználás egyre vonzóbb lehet a gyártók számára, ahogy mind nagyobb teret nyer a károsanyag-kibocsátási célértékek érdekében egyre nagyobb fontosságú súlycsökkentés.

Csökkenő költségek

A szénszállal megerősített műanyagok (CFRP) térnyerésének főként a magas költségek állnak utat. Bár az 1970-es évekhez képest 1 kilogramm szénszál 330 dollárról napjainkra 18-22 dollárra csökkent, a CFRP-alapú kompozit anyagok továbbra túl drágának számítanak számos alkatrész, illetve a járműpiac alsó szegmensei esetében. A Hyundai szerint tömeggyártásról 15 dollár/kilogrammos ártól lehetne csak igazán beszélni. A karbonszálas anyag gyantával való feldolgozása – amely hasonlít a hagyományos öntési folyamathoz – rendkívül költséges, így jelentős költségcsökkentésre lenne szükség, ha a CFRP-t tömeggyártásban, illetve költséghatékony megoldások esetében is használni szeretnék.

A szénszálas anyagok a repülőgépgyártásban és szélerőművekben történő alkalmazása során megvalósított technikai innovációk és gyártástechnológiai fejlesztések azonban nagyban hozzájárultak a technológia népszerűségéhez. A BMW úttörőként először használt széles körben CFRP alapú anyagokat mainstream járművei esetében. Az SGL-csoport, a BMW i3 és i8 járműveknél használt CFRP anyagok beszállítója elmondta, hogy a következő néhány év során 70 százalékkal is csökkenhetnek a karbonszálas alkatrészek gyártási költségei.

Az költségeken kívül a szükséges anyagok beszállításával és logisztikájával kapcsolatban is adódnak problémák. A BMW novemberben több fennakadást is tapasztalt az i3 gyártásában, miután gondok voltak a Japánból érkező nyersanyag-rakománnyal. Ennek az volt az eredménye, hogy a szénszálas elemek gyártása teljese leállt a vállalat washingtoni Moses Lake-ben található üzemében.

A Porsche 918 Spyder váza is karbonszálas anyagból készül. A fejlesztéseknek köszönhetően hamarosan tömeggyártásban is találkozhatunk ultrakönnyű anyagokkal

Ennek ellenére számos gyártó kísérletezik szénszálas anyagokkal, legyen az vegyesvállalatok vagy meglévő gyártókon keresztül, illetve kutatási projektek segítségével. Az MAI Carbon Cluster Management GmbH (MAI), a BMW által támogatott kutatási konzorcium tavaly októberben bejelentette, hogy hamarosan lezárul a szervezet szénszálas járművek tömeggyártásával kapcsolatos költségek csökkentését célzó kutatási projektje. A MAI célja, hogy 90 százalékkal csökkentse a szénszálas anyagok gyártási költségeit.

A Ford and DowAksa, a Dow Chemical Company és az Aksa Akrilik Kimya Sanayii közös vegyesvállalata két hete bejelentette, hogy alacsony költségű, sorozatgyártásra is alkalmas szénszálas komponensek fejlesztésébe fog, ami akár egy életképes tömeggyártási folyamatot is eredményezhet.

– A jelenlegi kezdeményezés a Ford és a Dow Chemical között már meglévő közös fejlesztési egyezségére alapul, és célja, hogy felgyorsítsa a szénszálas alkatrészek sorozatgyártásának bevezetését – mondta Jim deVries, a Ford anyagokért és gyártáskutatásért felelős vezetője. – Az együttműködés segít, hogy könnyebb autóipari kompozit anyagokat hozhassunk létre, amelyek lehetővé teszik a tulajdonosok számára, hogy a teljesítmény elvesztése nélkül tapasztalhassanak fogyasztáscsökkenést – tette hozzá a Ford szakembere.

A szénszálas anyagok széleskörű autóipari alkalmazása számos új beszállító megjelenését is eredményezheti. Ahogy a gyártók nagyobb és nagyobb összegeket fordítanak a szénszálas anyagokkal kapcsolatos fejlesztésekre, a tömeggyártásra is alkalmas kompozit anyagok egyre inkább valósággá válhatnak.

Via supplierbusiness.com