4 juni 2022

We zullen je een antwoord geven

Expand search form

Is koolstofvezel veilig voor auto’s?

Innovatieve mobiliteit, opwindende trends voor de toekomst en hoge toerentallen: Abonneer u nu om op de hoogte te blijven van nieuwe content.

Abonnement succesvol.

Inschrijving mislukt.

Als u hulp nodig heeft, volg dan de link voor ondersteuning.

Hoe klinkt dit?

Je kan dit artikel ook beluisteren via Changing Lanes, de officiële BMW podcast.

Naast deze en andere artikelen biedt Changing Lanes je elke week nieuwe afleveringen, boordevol exclusieve inzichten in technologie, lifestyle, design, auto’s en meer – gebracht door gastheren Nicki en Jonathan.

Vind en abonneer je op Changing Lanes op alle grote podcastplatforms.

Koolstof is een van de materialen die in de auto-industrie worden gebruikt en waarvan het belang in de toekomst alleen maar zal toenemen. Designers zijn er dol op op alle mogelijke manieren: in het interieur of als aanbouwdelen, puur carbon, een deel carbon of een carbon wrap voor een auto – dit donkere materiaal straalt tegelijkertijd klasse en sportiviteit uit. Ingenieurs zijn net zo enthousiast over carbon, omdat het een hoge sterkte en stijfheid garandeert bij een laag soortelijk gewicht. De productie ervan vergt echter een moeizaam proces. Het is dus mooi en waardevol – en dat maakt carbon tot het zwarte goud onder de hightechmaterialen. Ontdek hier alles over dit kostbare materiaal.

3 Korte feiten over koolstof

  1. Carbon is licht van gewicht en stijf.
  2. Carbon heeft een unieke uitstraling.
  3. Carbon wordt grotendeels met de hand vervaardigd.

Wat is koolstofvezel?

Als we het hebben over koolstofvezel in de automobielindustrie, wordt meestal koolstofvezelversterkt polymeer (CFRP) bedoeld. Dit is een voorbeeld van een composietmateriaal dat is ontworpen om de positieve eigenschappen te combineren van de afzonderlijke componenten waaruit het is opgebouwd. In de rest van dit artikel zullen we eenvoudigheidshalve de term koolstofvezel gebruiken.

Hoe en waar wordt koolstofvezel gebruikt in de automobielindustrie?

Koolstofvezel is zeer gewenst voor onderdelen die stabiel EN licht moeten zijn, zoals voor gebruik in de autotechniek. Daarom wordt koolstofvezel gebruikt in de lucht- en ruimtevaarttechniek (➜ Lees meer: De Vantablack BMW), maar ook bij de bouw van vliegtuigen, boten en fietsen. In de automobielindustrie heeft koolstofvezel, net als vele andere materialen daarvoor, zijn weg gevonden van de racerij naar de massaproductie. Omdat in de autosport elk grammetje gewichtsbesparing telt, is lichtgewicht constructie een van de uitgangspunten bij de ontwikkeling van een raceauto.

Bij BMW wordt het materiaal bijvoorbeeld gebruikt in daken voor BMW M modellen (➜ Lees meer: De geschiedenis van het BMW M logo en zijn kleuren) en in zichtbare koolstofvezel structuren voor BMW M Performance Parts. Dit artikel zal zich in de eerste plaats richten op de onderdelen in zichtbare koolstofvezel. Het materiaal wordt ook gebruikt in carrosserie-onderdelen voor de BMW 7 Serie, en zat eerder in de BMW i8 (➜ Lees meer: Een toekomstige klassieker) en vooral in de BMW i3. In deze elektrische auto is de volledige carrosserie (➜ Lees meer: E-mobiliteit over de hele wereld) – de passagierscel – gemaakt van koolstofvezel.

Ook de BMW iX zal profiteren van de ervaring die BMW heeft met koolstofvezel. Het met koolstofvezel versterkte polymeer wordt in Duitsland geproduceerd in de BMW productiefaciliteiten in Leipzig en Landshut. De vezels zelf worden eerst geproduceerd in Moses Lake in de VS, terwijl de basisstructuur, ook bekend als het halffabricaat of de stapels vezels, wordt geproduceerd in Wackersdorf, Duitsland.

Componenten van zichtbaar carbon, met de voor dit materiaal zo kenmerkende weefselstructuur, zijn visueel fascinerend. Fans van dit high-tech materiaal komen met BMW M Performance Parts volledig aan hun trekken. Het scala aan aanpassingsmogelijkheden met zichtbare koolstofvezel is enorm – van de motorkap, via designelementen in het interieur en exterieur, tot de diffuser – BMW biedt een grote verscheidenheid aan toepassingen van koolstofvezel om aan de hartenwens van de klant te voldoen.

Hoe wordt koolstofvezel gemaakt?

Koolstofvezel is een koolstofcomposietmateriaal dat wordt gebruikt bij de productie van auto’s – in add-on onderdelen zoals BMW M Performance Parts, of in volledige koolstofvezel chassiselementen. De ingrediënten voor de fabricage zijn koolstofvezels en een ondersteunende structuur van thermohardende kunststoffen, de zogenaamde matrix. Deze kan van verschillende materialen zijn gemaakt, zoals kunstharsen. De matrix dient om de vezels met elkaar te verbinden en de ruimtes ertussen op te vullen. Aangezien het kunsthars na een langere periode bij kamertemperatuur zou beginnen te crosslinken, wordt het rond spoelen opgeslagen bij -18°C. Ongeveer een dag voor de volgende verwerkingsstap wordt het opgewarmd tot kamertemperatuur.

De koolstofvezels zelf zijn uiterst dun – ze meten vaak slechts een tiende van de breedte van een menselijke haar. De richting waarin de vezels worden gelegd is van cruciaal belang voor de stabiliteit: een koolstofstructuur is alleen extreem stijf in de richting van de vezels. In de volgende stap voor structurele componenten worden ongeveer 50.000 van deze individuele filamenten samengevoegd tot vezelbundels die rovings worden genoemd en opgerold. Voor zichtbare koolstofelementen zijn er ongeveer 3.000 filamenten. De rovings worden vervolgens gebruikt om plat textiel te maken met verschillende vezeloriëntaties om stijfheid in alle richtingen te bereiken. Wanneer ze op elkaar worden gelegd, vormen ze stapels.

Deze worden op hun beurt in mallen geplaatst en vervolgens “gebakken”. In deze processtap, bekend als de autoclaafstap, wordt de thermohardende matrix gehard – bij 248°F (120°C), hoge druk en een duur van ongeveer twee uur. De hars gaat een verbinding aan, waardoor het onderdeel zijn uiteindelijke vorm krijgt. Het resultaat zijn koolstofvezel auto-onderdelen die kunnen worden samengevoegd tot grotere elementen (carrosseriedelen), naar behoefte. Zichtbare onderdelen worden vervolgens gecoat met een blanke lak – dit zorgt ervoor dat de karakteristieke structuur van de carbonvormen zichtbaar blijft en tegelijkertijd dat het materiaal wordt beschermd.

Zichtbare carbononderdelen worden grotendeels met de hand vervaardigd, een tijdrovend proces. De productie van één enkel onderdeel kan een hele dag in beslag nemen. Voorbereiding, snijden, uitharding in de autoclaaf, ontvormen, frezen, lakken – het kost allemaal tijd. Maar het garandeert ook een zeer hoog kwaliteits- en exclusiviteitsniveau.

Wat zijn de eigenschappen van koolstofvezel?

Koolstofvezel wordt gekenmerkt door tal van positieve eigenschappen die het onderscheiden van andere materialen. Een van de voordelen is de hoge stijfheid. De structuur van een koolstofvezel materiaal is uiterst stabiel. Auto-onderdelen van koolstofvezel zijn in staat om grote hoeveelheden botsenergie te absorberen. Dit betekent dat koolstofvezel, gebruikt op de juiste plaatsen, helpt de veiligheid van het voertuig te vergroten.

Een ander voordeel van carbon is het lage soortelijk gewicht. Carrosserie-onderdelen gemaakt van aluminium, een van de belangrijkste lichte metalen, kunnen 20 tot 30% meer wegen dan een overeenkomstig onderdeel gemaakt van koolstof, een percentage dat kan oplopen tot 50% in het geval van staal. Minder gewicht betekent minder verbruik van brandstof of elektriciteit (➜ Lees meer: Elektrische voertuigen – de concepten die u moet kennen), en dus een betere koolstofvoetafdruk. Anderzijds kunnen de prestatie-eigenschappen van sportieve voertuigen verder worden verhoogd door het gebruik van koolstofvezel. De reden is eenvoudig: lichter betekent sneller.

Andere voordelen van koolstofvezel zijn de mogelijkheid om onderdelen in vrijwel elke gewenste vorm te produceren, de corrosiebestendigheid en dus lange levensduur, de geringe thermische uitzetting, en de langdurige temperatuurbestendigheid en vermoeiingssterkte. Deze eigenschappen wegen op tegen het nadeel dat de productie van koolstof arbeidsintensief is – de kosten van koolstofvezel dalen met grotere hoeveelheden en voortschrijdende innovaties.

Kortom, er is geen ander materiaal dan koolstofvezel dat op zo’n gewichtbesparende manier kan worden gebruikt en tegelijkertijd deze mechanische eigenschappen biedt. En daar komt nog bij – zoals bijvoorbeeld BMW M Performance Parts in zichtbaar carbon laat zien – dat carbon een unieke look biedt.

Foto’s: BMW; Auteur: Nils Arnold; Illustraties: Cyprian Lothringer

BMW M Performance Onderdelen

Gelieve er nota van te nemen dat de volgende informatie een etiket is volgens de Duitse wetgeving (Verordening inzake de etikettering van het energieverbruik van personenauto’s).

Misschien bent u ook geïnteresseerd in de volgende onderwerpen

Is koolstofvezel goed voor auto’s?

Koolstofvezel is een materiaal met een lage dichtheid en een zeer hoge sterkte-gewichtsverhouding. Dit betekent dat koolstofvezel taai is zonder te verzanden zoals staal of aluminium, waardoor het perfect is voor toepassingen zoals auto’s of vliegtuigen.

Is koolstofvezel veilig bij een crash?

Koolstofvezel reageert heel anders dan staal wanneer het wordt blootgesteld aan een crash. In plaats van door te buigen in de kreukelzones, geeft koolstofvezel energie af door te barsten en te versplinteren. Kleine scherven van koolstofvezel vliegen overal in die botsingen, en de auto’s zijn ongelooflijk veilig.

Hoe lang gaat koolstofvezel mee op een auto?

Toch zijn er factoren die de duurzaamheid beïnvloeden, zoals de matrix. Bovendien kunnen het intensieve gebruik van composieten en milieufactoren de duurzaamheid en mogelijke toepassingen beïnvloeden. In het algemeen verwachten wetenschappers dat koolstofvezel onderdelen meer dan 50 jaar meegaan.

Wat zijn de negatieve kanten van koolstofvezel?

Nadelen van koolstofvezel composiet productie met warmpersen:Hoge kosten van productie uitvoering. Moeilijk om elementen te maken met zogenaamde negatieve hoeken.

Hoe ontdoe je je van koolstofvezel?

Momenteel is pyrolyse het meest gebruikte recyclingproces om koolstofvezels uit composietafval terug te winnen, waarbij de hars door hoge hitte wordt verbrand. Van solvolyse, waarbij een oplosmiddel wordt gebruikt om de hars op te lossen, wordt al lang beweerd dat het superieure eigenschappen heeft.

Breekt koolstofvezel gemakkelijk?

We zeggen “carbon fiber”, maar wat we eigenlijk bedoelen is “carbon-fiber composite”-het is niet het enige materiaal in je frame. Dat komt omdat de ongelofelijke stijfheidseigenschappen van koolstofvezel een prijs hebben: Op zichzelf is het vrij broos en vatbaar voor splijten en barsten.

Gebruikt Tesla koolstofvezel?

Elke Tesla Roadster die van de productielijn rolt heeft een huid gemaakt van lichtgewicht koolstofvezel/epoxy composiet dat twee jaar van ontwerpen, prototypes, testen, herontwerpen, hertesten, vergaderingen en argumenten kostte om te ontwikkelen. Het voordeel van koolstofvezel is dat het erg sterk is voor zijn gewicht.

Zijn koolstofvezel auto-onderdelen de moeite waard?

Carbon Fiber auto onderdelen zijn sterk Carbon fiber is ongeveer vijf keer sterker en stijver dan staal. Plus, het absorbeert ook energie in een hoger tempo. De auto onderdelen gemaakt van koolstofvezel zijn duur, maar het is de moeite waard elke cent uitgegeven vanwege de duurzaamheid.

Vervaagt koolstofvezel in de zon?

Het probleem met koolstofvezel is dat het snel kan bederven als het niet beschermd wordt. De mooie, glanzende afwerking, die wij allen kennen en liefhebben kan beginnen te vergelen en te vervagen indien blootgesteld aan UV zonder een beschermingsmiddel. De meeste OEM koolstofvezel onderdelen zijn voorzien van een doorzichtige coating, net als de lak op uw auto.

Is koolstofvezel duur in een auto?

Eenmaal geweven, wordt een hars toegevoegd om het koolstofvezel weefsel te verharden. Als zodanig is het proces om koolstofvezelcomposiet te maken complex en tijdrovend. Als het gaat om auto kits en onderdelen, de kosten van een enkele koolstofvezel mal kan oplopen tot $ 10.000 en body kits meer dan $ 40.000.

Hoe sterk zijn koolstofvezel auto-onderdelen?

Koolstofvezel auto-onderdelen zijn sterk Koolstofvezel is ongeveer vijf keer sterker en stijver dan staal. Plus, het absorbeert ook energie in een hoger tempo. Dit maakt koolstofvezel veiliger tijdens gebeurtenissen zoals een botsing.

Wie recycled carbon fiber?

ELG Carbon Fibre
Het Britse bedrijf ELG Carbon Fibre recyclet elk jaar 2.000 ton materiaal en is de leider in het recyclen van koolstofvezel. In 2009 was het de eerste onderneming die koolstofvezel recycleerde. Het maakt gebruik van een gepatenteerd proces dat bekend staat als ‘continue pyrolyse’.

Is koolstofvezel duur?

Hoewel het door veel ingenieurs in de periferie nader wordt onderzocht, wordt koolstofvezel door de meesten nog steeds als te duur beschouwd. Er zijn veel toepassingen die baat zouden kunnen hebben bij een lager gewicht, maar die de kosten gewoon niet kunnen rechtvaardigen. “Dus een sprong naar koolstofvezelcomposiet is gewoon te duur; ze zullen het niet eens overwegen.

Zal koolstofvezel een kogel tegenhouden?

Koolstofvezel mag niet gebruikt worden of beschouwd worden als kogelvrij. Dit wordt vaak verward met een materiaal genaamd Kevlar® / aramide vezel, dat wel degelijk kogelvrij kan zijn en gebruikt wordt in kogelvrije vesten. Zeer dikke koolstofvezel heeft niet de juiste eigenschappen om een kogel tegen te houden, het zou gewoon versplinteren.

Kunnen koolstofvezel wielen barsten?

Carbon versplintert! Carbon wielen smelten als ze heet zijn! Ze zullen barsten als ze koud zijn! Ze lekken lucht!

Vorig artikel

Wat is een Omega Wolf?

Volgend artikel

Wat is Tbc munt?

You might be interested in …

Hoe test je thuis goud met bleekwater?

Hoe test je thuis goud met bleekwater. Goud is verreweg het meest kneedbare van alle metalen, ondanks zijn sterkte. Omdat zuiver goud te zacht is voor dagelijks gebruik, wordt het gemengd met verschillende legeringen om […]

Gaan geel en grijs samen in een kamer?

Net als oude meester tekeningen die een scala aan sanguine en houtskooltinten gebruiken, zijn tan en grijze kamers klassiek subtiel. Warme en koele neutralen hebben in een kamer dezelfde functie als kunstenaars al duizenden jaren […]

Wat is een Omega Wolf?

Het idee van een omega wolfwordt ook wel aangeduid als een omega mannetjeis gebaseerd op een populaire maar nu in diskrediet gebrachte theorie over grijze wolven geïntroduceerd door diergedragsdeskundige Rudolf Schenkel in 1947. De theorie […]