Was ist geschmiedete Kohlefaser? Der ultimative Leitfaden für geschmiedete Verbundwerkstoffe

1. Die Kohlefaser, die Sie bereits kennen

Die Kohlefaser, die die meisten von uns gewohnt sind, in dem Muster zu sehen, das wir lieben, beginnt mit einem trockenen Gewebe, das als 2x2-Köper oder Diagonalbindung bezeichnet wird. Von dort aus wird es in eine Form gelegt, mit Harz infundiert und zu einem starren Kohlefaserteil ausgehärtet. Alles gesagt und getan; Ein Teil sieht in etwa so aus:Im Bild: Uhr aus Kohlefaser, die aus Teilen eines echten Formel-1-Autos hergestellt wurde. Köpergewebe aus Kohlefaser.
Eine weitere gängige gewebte Kohlefaser ist eine 1x1, auch bekannt als Leinwandbindung.
  Im Bild: Carbon Fiber Gear Stealth 2.0 Kugelschreiber mit Leinwandbindung aus Kohlefaser.
Dies sind einige der gebräuchlichsten Arten, wie Kohlefaser gewebt und in ihren endgültigen Teilen gesehen wird. Es ist wahrscheinlich das, was Sie bereits an Dingen gesehen haben, von Fahrradrahmen bis hin zu den OEM-Armaturenbrettern eines Tesla.
 

2. Was ist geschmiedetes Carbon, auch bekannt als geschmiedetes Komposit?

Der Hauptunterschied zwischen normalen gewebten Carbonfasern und geschmiedeten Carbonfasern (auch bekannt als geschmiedete Verbundwerkstoffe) besteht darin, dass sie entweder aus einer Paste oder winzigen gehackten Carbonfasern hergestellt werden. Es gibt kein eindeutiges Muster, da die Fasern völlig zufällig ausgerichtet sind, so dass jedes fertige Forged Carbon-Produkt für sich einzigartig ist.
Das fertige Produkt hat eine völlig andere Ästhetik als sein gewebtes Gegenstück, das eher wie eine marmorierte Kohlefaser als wie ein gewebter Stoff aussieht:  

3. Wie wird geschmiedete Kohlefaser hergestellt?

Wie kommen wir also zu einem so drastisch anderen Endprodukt? Bei Forged Carbon/Forged Composite werden die zerkleinerten Carbonfasern in der Regel in eine Kompressionsform gegeben. Das Harz wird in das Innere infundiert, und alles wird dann mit viel Druck in die Form gepresst (holen Sie es sich, Kompressionsform):
Im Bild: Langzauner Hydraulikpressen zur Herstellung von SMC-Teilen aus Kohlefaser.
Dieser Prozess ähnelt dem Schmieden von Metallen, daher der Name Forged Carbon. Technisch gesehen ist das Formpressverfahren die einzige authentische Art, etwas als geschmiedet zu bezeichnen. Es gibt noch ein paar andere Möglichkeiten, das Aussehen von Forged Carbon zu erhalten, ohne eine Kompressionsform zu benötigen, die es wert sind, diskutiert zu werden.
 

PREPREG AUS GESCHMIEDETER KOHLEFASER

Wenn Sie mit Prepreg nicht vertraut sind, ist es ein ziemlich einfaches Konzept. Normalerweise nimmt man bei der Herstellung eines Kohlefaserteils einen trockenen Stoff, legt ihn in eine Form und infundiert (auch bekannt als Imprägnierung) des Materials mit einem Epoxidharz. Es gibt einen ganzen Prozess, um sicherzustellen, dass Sie das beste Harzverhältnis zum Stoff verwenden (vielleicht ein Thema für einen anderen Beitrag?). Auf der anderen Seite wird Prepreg mit dem Epoxidharz "vorimprägniert" (in einem perfekten Verhältnis), wenn Sie das Material erhalten. Prepreg ist ausgezeichnet, aber es ist teuer, erfordert eine kalte Lagerung und verfällt schließlich, wenn es nicht verwendet wird.
Zurück zum Pre-Preg für gehackte Fasern: Dieses würde im Grunde genommen in einer Platte zu Ihnen kommen, die Sie über ein vorhandenes Produkt legen oder in der äußeren Schicht Ihrer Form verwenden können, um den Forged Carbon-Look zu erhalten, ohne eine Kompressionsform zu verwenden.
 

GESCHMIEDETES CARBON-TROCKENGEWEBE

Ein einzigartiges Material, das wir fanden, war ein spezielles trockenes geschmiedetes Carbongewebe. Dieses Material verschmilzt eine Schicht aus gehackten Fasern mit einer feinen, nicht gewebten Kohlefaserunterlage.Dadurch werden alle geschnittenen Fasern sanft zusammengehalten, auf die dann Epoxidharz aufgetragen werden kann, um Ihr Projekt abzuschließen. Dies ist eine hervorragende Alternative zu Prepreg, da es kein Harz enthält und daher keine Kühllagerung oder ein Verfallsdatum erfordert. Es ist immer noch ein teures Material, und Sie müssen in der Lage sein, Ihr Harz auf das Material aufzutragen, um Ihr fertiges Teil herzustellen.
Hier ist ein Beispiel dafür, wie ein Teil aus diesem Material hergestellt wurde:
 

SCHNEIDEN DER FASERN VON HAND PLATZIEREN

Die kostengünstigste Alternative ist der Kauf von gehackten Fasern, die in der Regel pro Pfund und in verschiedenen Längen verkauft werden. Sie können diese Fasern dann entweder von Hand in eine Form legen oder auf ein vorhandenes Produkt legen, wenn Sie nur die Ästhetik erhalten möchten.

Sie können sogar einen gewebten Stoff nehmen und ihn selbst zerschneiden, wie sie es in diesem Video getan haben:


 

4. Wann ist es sinnvoll, Forged Carbon zu verwenden?

Abgesehen davon, dass Sie versuchen, den Forged Carbon-Look zu erzielen, warum sollten Sie es jemals über einem gewebten Stoff verwenden?
Gute Frage. Ich bin froh, dass du fragst! Es gibt 2 Hauptgründe, warum Sie sich für ein Forged Carbon entscheiden würden: Form und Geschwindigkeit.
Bei einem gewebten Stoff gibt es einige Einschränkungen bei den Formen, die Sie herstellen können. Dinge wie eine 90-Grad-Ecke sind mit einem gewebten Stoff unmöglich, weil man das Material einfach nicht perfekt in die Ecke knüllen kann.
Es kann sehr zeitaufwändig sein, einen gewebten Stoff aufzulegen, mit viel Spielraum für Fehler. Geschmiedetes Carbon kann in jede Form gebracht werden (die Form ist Ihre Grenze), und Sie können Teile super schnell herauspumpen. Darüber hinaus können Sie ein solides dreidimensionales Teil herstellen, das weiter bearbeitet werden kann.
 

5. Ist geschmiedete Kohlefaser teuer?

Wenn Sie über die Verwendung von geschmiedetem Kohlenstoff in einer Produktionsumgebung sprechen, um ein hohes Volumen an Teilen herzustellen, müssen Sie den oben erwähnten Weg des Formpressens gehen.
Einer der Nachteile sind die Anschaffungskosten für die Herstellung einer Kompressionsform (ganz zu schweigen von der Möglichkeit, überhaupt Formpressen durchzuführen) um ein Vielfaches teurer als Ihre Standardformen, die bereits nicht billig sind. Dies ist einer der Gründe, warum es nur sinnvoll ist, geschmiedetes Carbon in Betracht zu ziehen, wenn Sie Tonnen und Tonnen von Teilen herauspumpen, damit Sie die Anschaffungskosten auf jedes Stück verteilen können.
Lassen Sie uns einige Zahlen dahinter setzen, damit Sie ein genaues Verständnis dafür haben, woran Sie denken sollten. Nehmen wir an, es kostet 25.000 US-Dollar, um Ihre erste Kompressionsform herzustellen. Dann kostet es Sie 100 US-Dollar, jedes Teil herzustellen. Wenn Sie nur ein Teil aus dieser Form bauen, kostet Sie dieses Teil insgesamt 25.100 US-Dollar. Wenn Sie 10.000 Teile daraus herstellen können, betragen die Kosten pro Teil 102,50 USD. Die anfänglichen Formkosten beliefen sich bei diesem Volumen auf nur 2,50 US-Dollar (2,5 %) pro Teil.  

6. Ist geschmiedete Kohlefaser besser?

Es ist erwähnenswert, dass Carbonfaser-Liebhaber darauf hinweisen würden, dass Sie mit Standardgewebe ein stärkeres Teil herstellen können. Gewebter Stoff kann stärker und haltbarer sein, da seine Zugfestigkeit die Richtung(en), in die das Gewebe ausgerichtet ist, kontrolliert werden. Sie haben die volle Kontrolle über die Stärke, während geschnittene Fasern kurz sind und nicht in eine bestimmte Richtung ausgerichtet sind.
Jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile, und es hängt wirklich von der Anwendung und dem Endprodukt ab, welche Methode sinnvoller ist. Die wichtigsten Faktoren und Anforderungen, über die Sie nachdenken sollten, sind (in keiner bestimmten Reihenfolge):

• Ästhetik
• Kraft
• Volumen des Teils
• Form
• Kosten
• Zeit

 
 

7. Wie die Anfänge von Forged Composites

Während eines Projekts für Boeing erfand Dr. Paolo Feraboli die Technologie für das, was Lamborghini als Forged Composites bezeichnen sollte. Im Jahr 2008 entwickelte Dr. Feraboli es gleichzeitig mit Callaway und Lamborghini weiter.
Diese anfängliche Entwicklung führt zu zwei großen Produktversionen. Von Callaway kam der Diablo Octane Treiber:
Zur gleichen Zeit entwickelte Lamborghini ein Konzeptfahrzeug, an das Sie sich vielleicht erinnern, den Sesto Elemento:
Dies war die Gelegenheit für Lamborghini zu zeigen, wie geschmiedete Verbundwerkstoffe in einem Fahrzeug eingesetzt werden können, und der Sesto Elemento war eine Hommage daran. Das gesamte Monocoque-Chassis, die Querlenker und viele andere Teile wurden alle aus geschmiedeten Verbundwerkstoffen hergestellt.
Seit der Veröffentlichung des Konzepts verwendet Lamborghini das Material in immer mehr seiner Mainstream-Fahrzeuge, wie zum Beispiel im Huracán Performante:

8. Nachfrage nach geschmiedetem Kohlenstoff

Die öffentlichkeitswirksame Einführung des Materials durch Lamborghini hat wirklich dazu beigetragen, es in den Mainstream zu bringen und Forged Carbon als Alternative zu den traditionellen gewebten Stoffen populär zu machen. Auch in unserem eigenen Kundenstamm mit Lifestyle-Produkten sehen wir eine immer größere Nachfrage nach Produkten.