Con il riscaldamento globale e il crescente esaurimento delle risorse di combustibili fossili, la promozione dell'energia verde e dello sviluppo sostenibile è diventata un principio condiviso a livello globale. Frutto della moderna civiltà industriale, l'industria automobilistica si trova ad affrontare pressioni senza precedenti per risparmiare energia e ridurre le emissioni, rendendo l'alleggerimento dei veicoli un approccio fondamentale per affrontare queste sfide. Tra i vari materiali leggeri, composito in fibra di carbonio S si distinguono per la loro eccezionale resistenza specifica, il modulo specifico e la flessibilità di progettazione e trovano ampia applicazione nell'industria automobilistica.

Applicazioni dei compositi in fibra di carbonio nelle automobili

1. Componenti strutturali della carrozzeria del veicolo
In primo luogo, in termini di pannelli esterni , compositi in fibra di carbonio sono ampiamente utilizzati in parti come porte E cofani motore Questi componenti non solo richiedono eccellenti prestazioni meccaniche, ma devono anche soddisfare molteplici requisiti funzionali, tra cui l'aerodinamica e le caratteristiche di rumore e vibrazioni. Progettando schemi di stratificazione ottimali della fibra di carbonio e selezionando matrici di resina ad alte prestazioni, è possibile ridurre il peso dei componenti, migliorandone significativamente rigidità, resistenza e resistenza agli urti, consentendo anche un'estetica più snella.

Nel campo di componenti strutturali del telaio della carrozzeria Grazie alla loro eccezionale resistenza specifica e al loro modulo specifico, i compositi in fibra di carbonio possono sostituire i tradizionali materiali metallici. Attraverso processi avanzati di stampaggio e giunzione, è possibile ottenere una produzione integrata del telaio, riducendo notevolmente il numero di giunti e migliorando sia l'integrazione strutturale che le prestazioni di leggerezza. Ad esempio, un'automobile adotta un abitacolo interamente in composito in fibra di carbonio e, attraverso la progettazione modulare e l'ottimizzazione dei processi, raggiunge fino a Riduzione del peso del 62% migliorando al contempo le prestazioni di sicurezza in caso di incidente di oltre il 30%.

2. Sistemi del telaio
In sistemi di sospensione I compositi in fibra di carbonio rappresentano un'eccellente scelta di materiali per componenti chiave come molle, ammortizzatori e bracci oscillanti. Prendiamo ad esempio gli ammortizzatori: quelli realizzati in compositi in fibra di carbonio non solo sono più leggeri, ma presentano anche 2–3 volte maggiore resistenza alla fatica, con conseguente dinamica delle sospensioni più reattiva e confortevole. L'utilizzo di ammortizzatori compositi in fibra di carbonio può ridurre il peso del sistema di sospensione di 15%–25% riducendo al contempo urti e vibrazioni 10%–15% , migliorando efficacemente il comfort di guida.

3. Sistemi di trasmissione
I coperchi motore realizzati in compositi in fibra di carbonio vengono prima stampati disponendo fibre preimpregnate o secche in uno stampo, seguito da una polimerizzazione ad alta temperatura e alta pressione per formare un rivestimento leggero che si adatta perfettamente ai contorni del vano motore. Rispetto ai materiali tradizionali come le leghe di alluminio, i coperchi motore in compositi in fibra di carbonio possono ottenere una riduzione del peso del 30-40% e aumentare la rigidità del 20-30%, riducendo efficacemente vibrazioni e rumore e migliorando al contempo le prestazioni NVH (rumore, vibrazioni e durezza) del vano motore.

Nell'alleggerimento dei componenti nel settore automobilistico, la scelta e l'ottimizzazione dei processi di stampaggio sono fondamentali per ottenere una produzione efficiente e componenti ad alte prestazioni. I processi più comuni includono lo stampaggio a compressione, l'avvolgimento di filamenti e la pultrusione. Lo stampaggio a compressione utilizza stampi e pressione per combinare preimpregnati o fibre secche con una matrice di resina, producendo componenti compositi con forme complesse e proprietà eccellenti. Questo processo è adatto alla produzione su larga scala, garantendo elevata efficienza e precisione dimensionale. L'utilizzo dello stampaggio a compressione può aumentare l'efficienza produttiva dei componenti compositi del 20-30% e controllare le tolleranze dimensionali entro ±0,2 mm.

L'avvolgimento di filamenti prevede l'impregnazione di fasci di fibre continue con resina e l'avvolgimento lungo percorsi predeterminati su un mandrino. Dopo la polimerizzazione, si ottengono componenti compositi cavi. Questo processo consente un controllo preciso dell'orientamento delle fibre, consentendo la fabbricazione di componenti tubolari e cilindrici ad alta resistenza e rigidità. Inoltre, l'avvolgimento di filamenti migliora significativamente l'utilizzo del materiale e riduce gli sprechi, aumentando l'efficienza del materiale del 30-40%.