Włókno węglowe uszczęśliwia specjalistów od… tuningu
Specjaliści od tuningu tak naprawdę potrzebują z rynku akcesoriów samochodowych tylko tych podzespołów, których mogliby użyć do podrasowania swoich samochodów. Chcą mieć więcej koni mechanicznych pod maską, obniżyć ciężar i uzyskać efektowny wygląd. – To wszystko dają kompozyty oparte na włóknach węglowych – mówi Bob Miller, prezes Diaphorm Technologies.
Diaphorm dostarczył ostatnio te wszystkie trzy cenione przez tuningowców wartości w postaci jednego zespołu: kolektora dolotowego, wykonanego z tworzywa termoplastycznego wzmocnionego włóknami węglowymi. Ściślej mówiąc, kolektor jest wykonany z nylonu-12 i z dwuosiowo rozciąganego i rozdrobnionego włókna węglowego. – Nazywamy to pseudociągłym wzmacnianiem, ponieważ włókno ulega rozciąganiu aż do rozdrobnienia, co pozwala nam na bardziej energiczne formowanie materiału – wyjaśnia Miller.
Kolektor zaprojektowany dla silnika Hondy o symbolu H22 ma wymiary 45,7 × 20,3 × 30,5 cm i waży 2,04 kg, czyli 5 kg mniej niż kolektor seryjny. Należy tu dodać, że w ten ciężar wliczona jest aluminiowa płyta podstawy i kanały łączące.
Gotowe części spełniają także wymagania estetyczne. – Włókno węglowe ma ten „błysk”. Wśród speców od tuningu jest to ostatni krzyk mody – mówi Miller.
Największym jednak plusem tworzywa sztucznego wzmacnianego włóknem węglowym jest stosunek jego wytrzymałości do masy. Podczas gdy główne cechy dodatnie związane z masą kolektorów z włókien węglowych wynikają z ich gęstości niższej od aluminium, Miller zauważa, że wytrzymałość kompozytów pozwala na projektowanie cieńszych ścianek (ok. 2 mm), co w rezultacie daje kolejną oszczędność masy.
Nawet przy tak zredukowanych grubościach ścianek kolektor wytrzymuje bardzo drastyczne próby ciśnieniowe. Diaphorm przebadał je dla ciśnienia 4,1 atm w temperaturze 93°C. – Uszczelki oryginalnego producenta uległy zniszczeniu, zanim nasze kolektory się poddały – mówi Miller.
Cieńsze ścianki kolektorów i swoboda projektowania oferowana przez tworzywa kompozytowe wpływają też na zwiększenie mocy silnika, łącząc zwiększenie wewnętrznej objętości kolektora z polepszeniem warunków przepływu powietrza. Miller cytuje tutaj wyniki badań porównawczych na hamowni silników, które wykazały przyrost mocy o 13 KM w porównaniu z silnikami wyposażonymi w standardowe kolektory aluminiowe, pochodzące z rynku akcesoriów.
– Nie robiliśmy porównań z fabrycznymi kolektorami, ale sądzimy, że nasze wypadłyby lepiej – dodaje Miller.
Produkcja kolektorów
W produkcji kolektorów kompozytowych Diaphorm wykorzystuje swoje zastrzeżone procesy technologiczne. Pracując z szerokim asortymentem tworzyw termoutwardzalnych, termoplastycznych i włókien wzmacniających, firma wyspecjalizowała się w procesach charakteryzujących się niskimi ciśnieniami i niewymagającymi wielkich nakładów finansowych na oprzyrządowanie. Te procesy stanowią etap pośredni w kategoriach wielkości produkcji, pomiędzy ręcznym składaniem i formowaniem ciśnieniowym. Miller zakłada, że firma jest w stanie produkować części, których koszt będzie o 20 do 70 procent niższy od części wytwarzanych metodą formowania ciśnieniowego i osiągnąć wydajność w granicach od niskiej do średniej – standardowo od kilkunastu do kilku tysięcy części.
Firma jest pionierem w dziedzinie procesów formowania z wykorzystaniem gumowych przepon do wywierania nacisku na formowany materiał w formie jednostronnej, przy niskich ciśnieniach w granicach od 2,04 – 3,06 atm w porównaniu z naciskiem 1000 lub więcej ton dla porównywalnych części formowanych pod ciśnieniem. Te jednostronne formy mogą być zbudowane z aluminium lub kompozytów – materiałów pozwalających obniżyć koszty oprzyrządowania.
Kolektor mimo wszystko wymaga innego procesu. Miller określa go jako „proces odbywający się w zamkniętej formie, który wykorzystuje mechanizm ciśnienia wewnętrznego”. Diaphorm stosuje ten proces do wytwarzania kolektorów w dwóch połówkach łączonych klejem, co prowadzi do powstania gotowej obudowy.
Zdaniem Millera, ten proces, odbywający się w zamkniętej formie i wykorzystujący tanie narzędzia aluminiowe i niskie ciśnienia, przyczynia się do redukcji kosztów formowania. Z technicznego punktu widzenia proces ten umożliwia zastosowanie bardziej złożonych kształtów geometrycznych, co jest nie do wykonania przy formowaniu ciśnieniowym. Przykładowo, kolektor charakteryzuje się współczynnikiem wydłużenia aż do 8:1. Ma także skomplikowane kąty przestrzenne o promieniu zakrzywienia aż do około 1,6 mm, i to bez cięcia włókien lub niszczenia struktury wzmacniającej. – Tak misterne kształty można tylko znaleźć w przedmiotach wykonywanych ręcznie – zauważa Miller.
Diaphorm wprowadzi na rynek ten nowy kolektor pod firmową nazwą Fiber-Tuned. Po znalezieniu przez pierwsze produkty zastosowania w silniku H22, firma planuje szybkie wprowadzenie innych rozmiarów – czegoś, co można produkować łatwiej przy wykorzystaniu nastawnego oprzyrządowania, którym Diaphorm już dysponuje. Inne części samochodowe pokażą się prawdopodobnie w tym roku, wśród nich kołpak z włókien węglowych, który jest obecnie w trakcie opracowywania.
Autor: Joseph Ogando
