Карбон технология изготовления деталей. Как сделать автомобильный углепластик или карбон своими руками

Был у одного нашего заказчика такой проект: сделать линейку техники с корпусами из углеродного волокна. Лёгкие, прочные, красивые - сплошные плюсы. Только цена кусается. Вот и командировали меня на разведку: узнать как бы сделать то же самое, но подешевле.

Честно говоря, я ни разу до этого не видел, как производятся подобные вещи, и даже не представлял себе всю технологию. Поэтому сразу и с удовольствием взялся за задачу.

Но оказалось, что попасть на завод не так просто. Два производителя под разными предлогами отказались встречаться на производстве и настойчиво звали к себе в офис. У третьего офис и производство были в одном здании, и я недолго думая поехал к нему.

Завод выглядит вполне прилично, меня проводят в переговорную-шоурум.

От разнообразия образцов разбегаются глаза: карбоновый велосипед, детали для авто и мототюнинга, всякие штуковины непонятного назначения.

Целиковый капот для BMW - мечта пацанов с раёна.

Иногда в карбоновую ткань вплетают цветные нити: красные или синие, выглядит очень необычно.

Детали, покрашенные целиком, сразу и не отличишь от обычных. Обычно спортсмены так делают: им нужен низкий вес, а не понты:)

Мотошлем.

И нечто, неизвестно для чего нужное.

Но главной целью моего визита, было вот это:

Чехол для iPad. Меня интересовал не сам чехол, конечно, а похожие на него штуки: детали для корпусов телефонов, ноутбуков, планшетов. Было важно разобраться в технологии произодства, понимать, как правильно их проектировать, чтобы это было максимально дешево и технологично. Поэтому после долгих переговоров и уговоров я всё-таки напросился на экскурсию по цеху.

Производство занимает один этаж здания, тут чисто, но довольно пустынно.

Карбоновое полотно с нанесенным клеящим слоем поступает в рулонах. Оно бывает разной толщины, с разным рисунком плетения. Хранится в специальных холодильниках.

Ткань нарезается на куски по выкройке, и наклеиваются в несколько слоёв на матрицу. Матрицы бывают лёгкими, из чего-то типа пластика и с увеличенным ресурсом, из алюминия.

Матрицы, идущие в работу раскладываются прямо на полу, каждая в своём секторе.

Сам процесс наклейки карбона был расположен за стеклянными дверьми, но мне наотрез отказались его показывать, мол страшная коммерческая тайна. Но я не думаю, что там есть что-то секретное, просто вырезают ножницами, и укладывают лоскутки в форму.

После этого каждую деталь упаковывают в вакуумные пакеты.

Откачивают из пакетов воздух и загружают в одну из двух печей, побольше или поменьше.

Готовые детали извлекают из матриц. Если деталь сложной формы, то и матрица для неё будет сложносоставной, из нескольких частей.

Контроль качества перед сдачей на склад.

Как вы догадываетесь, это не весь процесс. Теперь у деталей нужно обрезать края и покрасить их лаком. Но это делается на другой площадке, у субподрядчика. Предлагали поехать посмотреть, но я отказался - вот там уж точно ничего нового.

Ой, вом же наверное интересно узнать про цены? Так вот, карбоновый чехольчик на iPad стоит с завода 25 долларов. А велосипед - несколько тысяч. Улыбаться перестанешь, как говорит один мой знакомый. И вариантов снижения особо не видать, слишком мелкосерийное производство, слишком много ручного труда.

Для производства карбона, кевлара и других композитов на основе углепластика, применяется несколько распространенных технологий. требуется. В зависимости от выбранной технологии Вам понадобится то или иное специальное, профессиональное оборудование. На данный момент существует несколько наиболее распространенных технологий переработки (производства) углепластика (карбона), в числе которых можно выделить 3 основных:

I. Технология Вакуумбэгинга (Vacuum bagging) – производство композита с использованием вакуумного мешка.

Основные компоненты:

Суть: В оснастку обработанную наносится , после доведения до состояния «на отлип» укладывается и пропитывается связующим ( кистью или валиком . После, укладывается жертвенный слой , перфорированный слой , впитывающий (распределяющий вакуум) слой .

Далее делается вакуумный мешок: накрываем вакуумной пленкой оснастку, пленка крепится к оснастке с помощью герметизирующего жгута . Герметизируем форму. Откачиваем воздух .

Особенности: при использовании духового шкафа можно получать более качественные компоненты за более короткое время.

Плюс технологии: Используя эту технологию можно делать качественные и достаточно недорогие компоненты малых и средних размеров.

Минус технологии: в том, что процесс пропитки армирующего материала () является открытым (идут испарения летучих веществ из связующего), а следовательно не безопасным для персонала. Обязательно использование защитной маски и перчаток при работе.

II. Технология Вакуумной инфузии (Vacuum infusion) – технология пропитки армирующего материала с помощью разрежения.

Основные компоненты:

5. вакуумная пленка

Суть: Эта технология позволяет производить качественные и относительно недорогие компоненты средних и больших размеров с отличным качеством внешнего вида.

Особенности: для пропитки используется связующее низкой вязкости.

Плюс технологии: главное положительное качество технологии вакуумной инфузии в том, что при выкладке армирующего материала ( , ) в форму он остается сухим, а следовательно, это не ограничивает время работы. Кроме того процесс является «чистым». Т.е. не происходит активного испарения летучих компонентов связующего, следовательно более безопасным для рабочего по сравнению с вакуум бэгингом.

Из минусов: можно отметить повышенные требования к квалификации рабочего, его внимательности и аккуратности. Также то, что компоненты могут получаться с бо льшим содержанием связующего по сравнению с вакуум бэгингом.

III. Технология производства композита с использованием препрега.

Основные компоненты:

1. оснастка (стойкая к температуре)

7. * автоклав

* – специальное профессиональное оборудование (мощный герметичный сосуд) для создания, удержания и контроля повышенного давления воздуха (6-8 атмосфер) и температуры (80-160°C).

Суть: процесс работы с препрегом похож на Технологию вакуумбэгинга. В оснастку обработанную «горячим» .

Использование автоклава при переработке препрегов не является обязательным (достаточно вакуумного мешка и печи), но при использовании, позволяет получать изделия высочайшего качества (характеристика прочность-вес).

Используется при производстве высокопрочных композиционных деталей: монококи, детали подвески и кузова Формулы1, суперкаров, детали самолетов, аэрокосмические компоненты, протезы, профессиональное спортивное оборудование.

Стоит отметить, что данная технология является наиболее дорогой при производстве композитов на основе карбона. Это связанно не только со стоимостью самого автоклава но и расходами на электроэнергию.

Плюс технологии: низкая сложность укладки ламината, чистый процесс, высокое качество композита.

Минус технологии: гораздо более дорогой процесс (по сравнению с вакуум бэгингом, вакуумной инфузией). Также необходимо отметить повышенные требования к оснастке (высокая температура полимеризации).

Необходима холодильная камера для хранения . Но даже при правильном хранении (-18С) срок годности материала не превышает 12 месяцев.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что именно сложность в технологии изготовления и высокий уровень квалификации рабочих обуславливает достаточно высокую цену компонентов из карбона. Наша компания за 7 лет работы накопила опыт и знания позволяющие решать любые задачи при производстве изделий из композитов. Имеется необходимое оборудование для производства любых изделий из карбона, в том числе, различных сложных, оригинальных конструкций для авиационной и космической отрасли, профессионального спорта, медицины, тюнинга автомобилей и мотоциклов.

Углеводородное волокно или карбон - это материал, «сотканный» из нитей углерода. Они тонкие, как человеческий волос, но прочные, как сталь. Их очень тяжело порвать, но сломать вполне возможно. Именно поэтому при производстве деталей используют несколько слоев карбона. Накладывая карбоновые слои друг на друга в различном порядке, производители добиваются наибольшей износостойкости и ударопрочности. Несмотря на свою «молодость», карбон уже прочно закрепился на рынке высокотехнологичных материалов.

Использование карбона

Сначала им заинтересовались космические и военные специалисты. Еще бы! Вещество, позволяющее снизить вес в несколько раз и при этом имеющее отличные показатели в прочности - это ли не чудо?

Затем углепластик постепенно начал завоевывать автомобильную отрасль. Сначала это были отдельные детали, требующие высоких результатов в устойчивости к разрывам, сейчас же карбон чаще всего служит эксклюзивным украшением авто, например как карбоновая «юбка».

И вот, сравнительно недавно, углеводородное волокно стали использовать на благо спортивных достижений. В частности, оно широко применяется для создания велосипедной рамы .

Дань моде или шаг в будущее?

На протяжении многих лет рама велосипеда изготовлялась из стали или алюминия. Прочная, легкая, износостойкая - она идеальна для велотуризма и профессиональных марафонов. Но постепенно место железа занимает карбон, значительно превосходящий металл по многим показателям.

Все чаще на турнирах по велоспорту можно встретить карбоновые велосипеды, да и любители обычных прогулок по парку не гнушаются приобретать дорогостоящие модели. Оправдано ли такое массовое увлечение новыми технологиями или это всего лишь очередная модная тенденция?

Главный секрет углеводородного волокна заключается в его изготовлении. Сложный технологический процесс запекания деталей, их выпиливания и соединения дает гарантию надежности. Однако в погоне за быстрой прибылью, фирмы-однодневки часто сокращают стадии и время производства, тем самым значительно ухудшая технические характеристики.

Такие карбоновые рамы от качественных аналогов на глаз не отличишь, зато при любом, даже самом незначительном повреждении, байк развалится буквально под хозяином. И все же именно спрос рождает предложение. Желая оказаться в тренде и при этом сэкономить, многие велолюбители готовы рискнуть и приобрести карбоновый велосипед подпольного изготовления.

Сталь или карбон?

Главным конкурентом углепластика в вопросе надежности и долговечности является сталь. Многие приверженцы консервативных взглядов считают, что металл намного больше подходит для изготовления велосипедных рам. И на то есть весомые аргументы:

• Цена. Стоимость типового байка из карбона сомнительного качества значительно превышает цену стальной рамы, сделанной на заказ.
• Долговечность. На сайтах и газетных страницах частенько можно увидеть объявления о продаже «стального коня» с рук. Даже спустя 10, 20, 30 лет велосипед не утрачивает своих основных характеристик. Разве что потускнел от времени. При этом продажа подержанного байка из углепластика - случай редкий. Рама такого велосипеда не всегда находит второго хозяина.
• Ремонт. И здесь любителям металла впору ликовать. Все дело в том, что при сильном ударе карбоновая рама не гнется, а ломается на части. Как ваза, разбившаяся о кафель. То есть восстанавливать двухколесного друга бессмысленно и дорого. Рассказывать же о ремонте стальных рам не имеет смысла. Каждый велолюбитель со стажем хотя бы раз самостоятельно паял или выравнивал детали. Да, внешний вид байка после этого, прямо скажем, не праздничный, но ведь это уже особого значения не имеет.

И все же карбоновая рама находят своего потребителя. Ведь новейшие технологии изготовления предлагают неоспоримые плюсы своего товара. Во-первых, вес углепластиковой рамы может быть меньше килограмма. Возможно, для катания вокруг дома или до магазина этот аргумент не слишком актуален. Зато легкость байка в полной мере оценят любители дальних туристических маршрутов. Когда велосипед необходимо пронести на себе в гору, каждый грамм имеет значение.

Во-вторых, амортизация на таком средстве передвижения продумана до мельчайших деталей. Ни одна кочка или пригорок больше не будут неприятно отзываться эхом во всех органах едущего. Карбоновая рама остается в неподвижном состоянии. Это неоспоримый плюс. Ну и, в-третьих, благодаря цвету и фактуре карбона, байк выглядит стильно и модно. На таком не стыдно и девушку на свидании прокатить!

Основными поставщиками дешевых карбоновых рам являются производители из Тайвани.

Секреты производства

Многие мастодонты изготовления велосипедного «железа» все чаще приходят к выбору переориентирования производства на создание карбоновых деталей. И это вполне объяснимо.

Во-первых, углеводородная рама велосипеда делается вручную, с минимальным участием техники. А это значит, что можно сохранить количество рабочих мест и не растрачиваться на ремонт дорогостоящего оборудования.

Во-вторых, спрос на новейшие технологии только растет, а значит, сулит большую прибыль. И речь идет не только об обычных покупателях, но и о звездах велосипедного спорта мирового уровня! Так как же выглядит процесс изготовления карбона?

1. Чаще всего углепластик поступает на завод в виде листов, пропитанных смолой. Реже - как катушки ниток;
2. Материал режется на части, соответствующие деталям велосипеда. Однако уже здесь производители берут во внимание тот факт, что при наложении слоев, волокна должны «смотреть» в разные стороны для большей надежности. Поэтому полоски углеводорода не всегда идеально подходят под предполагаемую форму;
3. Затем происходит непосредственное создание чуда. Карбон нагревают и как бы лепят с его помощью раму велосипеда. Этот процесс требует предельного внимания и сосредоточенности;
4. Переходим к «горяченькому». Все детали фиксируются и укладываются на специальную форму. Пункт назначения: печь!;
5. После нескольких часов томления, карбоновая рама достается, и ей дают остыть. На этом же этапе проверяют все стыки, неровности и недочеты;
6. Теперь можно и шлифовкой заняться. Все основание будущего байка зачистят и покрасят;
7. Рама готова!

Своими руками

Несмотря на довольно кропотливый технологический процесс, народные умельцы умудряются воссоздавать карбоновые рамы своими руками . В интернете можно найти массу видео и фото-инструкций с описаниями на эту тему, начиная от чертежей и заканчивая температурой печи. Удивительно, но у них действительно получается отличная рама! Может, получится и у вас? Ведь создание собственного байка своими руками - поистине бесценное удовольствие!

Карбоновая рама велосипеда - предмет долгих и жарких дискуссий в интернете. Одни считают ее дорогим, но бессмысленным китчем. Другие уверены, что время алюминия и стали осталось в прошлом и теперь будущее за высокими технологиями. Тратить ли все свои средства на приобретение карбона - решать только вам. Однако стоит лишний раз подумать и сделать правильный выбор.

– полимерного композитного материала из переплетенных нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из эпоксидных смол. Наиболее распространенные из них следующие:

• способ ручного формования;
• способ инжекции полиэфирной смолы;
• способ вакуумной инфузии.

Мы с Вами рассмотрим вариант ручного формования, который доступен в домашних условиях и часто используется для производства углепластиковых элементов, используемых для тюнинга.

С чего начинается изготовление

Итак, для самостоятельного создания детали, в первую очередь необходимо сделать форму. Для этого можно использовать практически любой материал, способный удерживать заданную форму и с которым Вам удобно работать. Это может быть и гипс, и цементный раствор, и пластмасса, и дерево, и металл – всё зависит, того, что за деталь Вы изготавливаете, и с чем лично Вам легче работать.
После того, как форма готова (затвердела, высохла – если это необходимо), наносим валиком, кистью или распылителем на её поверхность гелькоат – вещество, изготавливаемое на основе эпоксидной виниэфирной смолы. Оно будет выполнять роль защитного и декоративного наружного слоя нашего будущего изделия, за счет достаточно высокой прочности и широкой цветовой гаммы, из которой Вы должны выбрать необходимый Вам оттенок. Гельконат будет замечательно предохранять деталь от агрессивной внешней среды, в том числе от воздействия влаги и солнечного света.
После того, как гельконат высохнет, можно приступать к формовке самого изделия. Для этого мы проводим раскройку углеродного материала (это может быть стеклоткань, стекломат или ткань из углеволокна) под необходимый размер, размещаем в подготовленной матрице (нашей форме) и наносим валиком или кистью связующую смесь, состоящую из полиэфирной смолы и затвердителя. Делать это нужно максимально аккуратно и качественно, особенно следя за тем, чтобы в структуре детали не было пузырьков воздуха. Для этой же цели, по окончании формовки, но до её затвердевания, «прокатываем» деталь жестким валиком, выдавливая из неё пузырьки воздуха (чем больше воздуха останется в матрице после высыхания, тем менее надежной будет Ваша деталь!

Делаем карбон в домашних условиях

Проблемой изготовления деталей из карбона своими руками является высокая стоимость, потому что для создания углепластикового покрытия необходимы только самые качественные материалы, стоимость которых не мала.
При создании карбоновой поверхности, очень важно уделить внимание тому факту, чтобы не было наличия пузырей на поверхности деталей. Для этого необходимо инициализировать процесс вакуумной инфузии или формовки. Оборудование для таких операций стоит около 150-200 долларов, что и делает произведение карбона своими руками и в домашних условиях довольно дорогим занятием, так как на закупку необходимого оборудования и материалов, вроде эпоксидной смолы и прочего, вам потребуется вложить около 15 тысяч рублей. Но с таким оборудованием вы действительно сможете производить качественные детали, которые смогут посоперничать по своим показателям с теми, которые продаются на авторынках и в магазинах. С таким показателем качества можно всерьез задуматься о продаже своих собственных изготовленных запчастей через интернет или на тех же специализированных рынках. Главное не пожалеть деньги на вакуумный насос и другое оборудование.

Получение формы, применение детали

После полного затвердевания детали, а на это, в зависимости от типа смолы и количества затвердителя может уйти от нескольких часов, до нескольких суток, мы аккуратно извлекаем деталь из формы, ножницами, лобзиком, либо ножовочным полотном с мелким зубом (по металлу или пластику) срезаем излишки затвердевшей смолы и материала, в случае необходимости, высверливаем, либо выпиливаем необходимые отверстия (причем делать это надо аккуратно, чтобы излишне не повредить наружный слой гельконата (сверлить отверстия надо начинать с наружной стороны), а пропилы делать мелкозубым полотном или растачивать напильником. После того, как все операции выполнены, места, поврежденные в результате сверления и пилки, можно повторно обработать гельконатом (не забудьте дать ему высохнуть).
Всё! Деталь готова, можно монтировать её на автомобиль и наслаждаться результатами тюнинга своими руками!
В заключении хочу отметить, что основным преимуществом данного метода является его доступность в домашних условиях и сравнительно низкая стоимость исходных компонентов, а основным недостатком, как Вы наверное догадываетесь, трудоемкость процесса, причем основное время уходит не на производство детали, а на подготовку формы. Но если Вы не испугаетесь этих проблем, Вы получите по настоящему эксклюзивную деталь для тюнинга, которой не будет больше ни у кого!!!

Углепластик - материал из переплетенных нитей углеродного волокна. Его можно сделать как самостоятельно, так и купить уже готовое изделие. В статье же будет рассмотрен первый вариант - карбон своими руками.

Как сделать углепластик своими руками

Углепластика первым делом нужно сделать основание, которое может состоять практически из любого материала. Хорошо подходит пенопласт, так как ему можно придать самые различные формы, что очень важно в процессе тюнинга. Однако некоторым водителям будет тяжело работать с подобным материалом из-за неприятного звука. Альтернатива пенопласту - гипс, раствор цемента, пластик, дерево, либо же металл. Вариаций, как видно, достаточно много. Чем сложнее задуманная деталь, тем более «послушный» материал выбирайте.

Соорудив основание, дайте изделию просохнуть до полного затвердевания. Это актуально, если, к примеру, использовался гипс или цементный раствор. Далее следует покрыть деталь гелькоатом - вещество из эпоксидной смолы. Используйте кисточки разного размера, валик, либо же распылительный механизм. Данный слой несет сразу две функции: защитную или декоративную. Гелькоат имеется в самых разнообразных цветах, что является вторым большим плюсом. Первое достоинство - высокая прочность материала. Вы можете выбрать любой оттенок, исходя из своих предпочтений или цвета автомобиля.

После нанесения эпоксидной смолы и её полного высыхания, можете приступать к непосредственной обшивке. Купив стеклоткань, либо ткань из углепластика, разрежьте ее на соответствующие части. Далее, приложив материал к будущей детали, нанесите клеящую смесь, которая производится из полиэфирной смолы и затвердителя. В некотором роде процедура похожа на поклейку - под углеволокном не должно образоваться никакого воздуха, все обязано быть сделано аккуратно и максимально качественно. Если пузырьки все-таки образовались, выдавите их твердым предметом, например, валиком до высыхания изделия. Воздух значительно повлияет на устойчивость изделия к внешним факторам - уровень надежности уменьшится.

Изготовление деталей из карбона своими руками

Время полного застывания детали напрямую зависит от качества смолы и других составляющих. Это может быть несколько часов, либо же несколько суток.

Когда изделие полностью высохло, подручными средствами, например, ножницами, напильником и т.п., аккуратно извлеките его из формы. Далее придайте детали надлежащий вид, удалив остатки смолы и других материалов. Если потребуется, сделайте отверстия. Начинайте сверление только снаружи. По окончании действия края отверстий обработайте гельканатом. Данный этап заключительный. Осталось лишь установить карбоновую обшивку.

Изготовление карбона

Процесс тюнинга автомобиля карбоном относительно несложный. Наиболее проблематичный этап в этом деле - придать материалам нужную форму, чтобы «вписалась, как родная».

Также стоит остановиться на себестоимости углепластиковой отделки. Огромным минусом является стоимость всех необходимых товаров. Вам придется прилично раскошелиться на саму ткань, смолу, гелькоат и т.п. В среднем, потребуется около 15 тысяч рублей.

Если вы желаете сделать карбон по всем правилам, тогда придется докупить спецоборудование для вакуумной формовки, благодаря которому на последнем этапе исключится образование пузырьком воздуха. Надежность изделия тогда в разы возрастет. установки варьируется в пределах 200 долларов. Приобретя ее, вы сможете тюнинговать не только свою машину, но и делать карбоновые детали на заказ, тем самым увеличив ежемесячный доход. Однако это зависит от вашего желания: дело достаточно затратное не только в финансовом плане, потребуется еще много времени.

Однако при всем этом изготовление карбоновой обшивки своими руками сэкономит не одну тысячу рублей. В магазинах «накрутка» цены порой переходит все границы, делая тюнинг углепластиком для некоторых водителей просто недоступным.