Kohlefaserräder werden zu einem Artefakt zur Gewichtsabnahme, das Bentley und Ford gerne verwenden
Kohlefaser wird von Automobilingenieuren als beliebte Wahl für die nächste Generation von Autobaumaterialien angesehen, da sie leicht und extrem robust ist. Ende Juli letzten Jahres veröffentlichte die Datenanalyseagentur MarketaaWatch einen „2021 Automotive Carbon Fiber Market Research Report“, der darauf hinwies, dass der globale Automobil-Carbonfasermarkt im Jahr 2020 fast 160 Millionen US-Dollar erreichen wird; Von 2021 bis 2027 wird der weltweite Automobil-Carbonfasermarkt voraussichtlich weiter wachsen. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 5,71 Prozent wächst weiter. Angesichts der steigenden Nachfrage nach Umweltschutz, Energieeinsparung und Emissionsreduzierung sucht die globale Automobilindustrie nach diversifizierten Leichtbaulösungen. Besonders hervorzuheben ist die Gewichtsreduktionsforderung der ungefederten Massen. Als wichtiger Teil der ungefederten Masse machen Räder einen großen Anteil an der Gesamtmasse des Autos aus. Eine der effektivsten Möglichkeiten zur Gewichtsreduzierung ist die Verwendung von Kohlefaserrädern. Da die Rohstoff- und Herstellungskosten gesunken sind, sinken die ursprünglich teuren und nur für Luxus- oder Ultra-Luxus-Modelle verwendeten Kohlefaserräder allmählich.
Kohlefaserräder werden zum „Gewichtsverlust-Artefakt“
Es sei darauf hingewiesen, dass Kohlefaser in der Automobilindustrie nichts Neues ist. Es wurde bereits auf die Karosserie und viele Teile des Autos aufgetragen. So kommen bei Karosserie und Fahrwerk des 2013 vorgestellten BMW i3 Werkstoffe aus Kohlefaser zum Einsatz. Da die Automobilindustrie derzeit ihren Übergang zur Elektrifizierung beschleunigt, verlagern sich einige Herausforderungen in der Fertigungstechnik von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zu Elektrofahrzeugen. Gewichtsreduzierung, verbesserte Aerodynamik und Geräuschreduzierung könnten die drei größten Herausforderungen außerhalb des Antriebsstrangs sein, denen sich moderne Automobilingenieure bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen stellen müssen. Elektrofahrzeuge haben weitaus weniger Komponenten als ICE-Fahrzeuge, sind aber nicht unbedingt leichter als ICE-Fahrzeuge. Tatsächlich sind viele Elektrofahrzeuge aufgrund ihrer „großen“ Batteriepakete schwerer als ihre ICE-Pendants. Zum Beispiel wiegt der neue Elektro-Pickup GMC Hummer, der vor nicht allzu langer Zeit von General Motors auf den Markt gebracht wurde, ganze 9.046 Pfund (etwa 4,1 Tonnen).
Darüber hinaus haben in den letzten Jahren die Radgröße und das Gewicht vieler Geländewagen und Pickups erheblich zugenommen. Die Radgröße einiger großer SUVs beträgt 22 Zoll (etwa 55,9 Zentimeter) und einige überschreiten sogar 30 Zoll (etwa 76,2 Zentimeter), wodurch ein Rad fast 100 Pfund (etwa 45 Kilogramm) wiegt. Das Radgewicht des Autos erreicht 400 Pfund (etwa 181 Kilogramm). Viele Autofirmen statten neue Autos mit größeren Rädern und Reifen aus. Beispielsweise hat Chevrolet Mitte August dieses Jahres eine Neuwagenvorschau veröffentlicht, in der es heißt, dass der Chevrolet Silverado Elektro-Pickup auf Basis der Elektrofahrzeugplattform Ultium von GM mit einem Allradlenksystem und einem optionalen 24- Zoll ausgestattet sein wird (ca. 61 cm) große Nabe.
In diesem Fall hat die Gewichtsreduzierung von Kohlefaser am Rad die Aufmerksamkeit der Industrie auf sich gezogen. Die in Australien ansässige Carbon Revolution (Carbon Revolution) ist ein technologisch fortschrittlicher Hersteller von einteiligen Automobilrädern aus Kohlefaserverbundwerkstoff. Sein CEO Jack Dingle sagte, dass Carbonfaserräder 40 bis 50 Prozent leichter sind als Aluminiumräder. Ein Satz Kohlefaserräder kann das Gewicht des Fahrzeugs um 88 bis 110 Pfund (etwa 40 bis 50 Kilogramm) reduzieren. Das ist eine beachtliche Zahl, schließlich haben sich die Fahrwerks- und Karosserieingenieure Mühe gegeben, 1 kg einzusparen.
Welche Autohersteller verwenden als erste Carbonfaserräder? Schauen wir uns gemeinsam um.
1. Die Entwicklung der neuen Kohlefaserfelge des Bentley Bentayga dauerte fünf Jahre
Bentley hat eine fünf Jahre alte neue 22--Zoll-Kohlefaserfelge auf den Markt gebracht. Die Felge wird auf dem Bentley Bentayga montiert und exklusiv für Bentayga-Modelle erhältlich sein.
Laut Bentley handelt es sich um die größten Serien-Carbonräder, die jemals für ein Auto angeboten wurden, und die Carbonfelgen wurden nicht aus einer Laune heraus hergestellt. Der Design- und Testprozess in Zusammenarbeit mit Bucci Composites dauerte fünf Jahre. Zufälligerweise war dies ungefähr zur gleichen Zeit, als der erste Bentayga auf die Straße kam, also scheint das Projekt in Verbindung mit dem Bentley Bentayga entwickelt worden zu sein.
Laut Bentley werden die Räder nach einem patentierten Verfahren gebaut, das ein spezielles Geflecht enthält, das hilft, katastrophale Reifenplatzer bei schweren Stößen zu vermeiden. Verschiedene Tests simulieren verschiedene Straßenbedingungen, um die Qualität der Carbonfelgen sicherzustellen, denn immerhin wiegt dieser SUV fast 3 Tonnen.
Was sind die Vorteile von Kohlefaserrädern bei einem so großen Auto wie dem Bentayga? Die Verwendung von Kohlefaser kann das Gewicht jedes Rads um 13 Pfund (6 kg) reduzieren, wenn auch nicht viel, aber es kann das ungefederte Gewicht effektiv reduzieren und das Handling verbessern. Bentley betonte auch die Stärke und Steifigkeit der Räder für eine stabilere Lenkplattform.
2. Ford Mustang GT500 neues Kit ausgesetzt, großformatige Kohlefaserräder, Fahrleistung wird verbessert
Überseeische Medien berichteten, dass Ford ein neues Kohlefaser-Kit für das Modell Mustang (Mustang) ShelbyGT500 baut, das voraussichtlich dieses Jahr offiziell veröffentlicht wird. Es wird berichtet, dass das Kit ein 20--Zoll-Kohlefaserrad abdecken kann. Die Verwendung von Kohlefasermaterial wird die ungefederte Masse des Fahrzeugs effektiv reduzieren und die Handhabungsleistung des Fahrzeugs weiter verbessern. Es wird berichtet, dass der Mustang GT500 mit einem 5,2--Liter-V8-Kompressormotor mit einer maximalen Leistung von 567 kW ausgestattet ist und das Getriebesystem mit einem 7--Gang-Doppelkupplungsgetriebe abgestimmt ist.
3.8600U/min-Motor und Kohlefaserfelgen: Chevrolet stellt die Corvette Z06 der 8. Generation vor
Chevrolets Corvette der 8. Generation wurde auf eine Z06-Version aufgerüstet. Der bestehende Z06 brachte durch die Erweiterung des V8 6,2--Liter-Motors durch einen Turbo kraftvolle Leistung und Drehmoment, aber das neue Modell kehrte wieder zum Saugmotor zurück. Die größte Änderung an der Corvette Z06 besteht darin, dass sie mit einem neu entwickelten Motor ausgestattet ist. Der LT6 genannte Motor ist in einer V8 5,5--Liter-Saugspezifikation erhältlich. Trotz des reduzierten Hubraums und des fehlenden Kompressors handelt es sich um einen für den Rennstreckenbetrieb entwickelten Hochdrehzahlmotor. Die Grundkonfiguration dieses Motors entspricht der des Rennwagens C8.R. Wie der Porsche 911 (992) GT3 auf Basis des Rennmotors. Erstens ist der Motor komplett aus Aluminium und behält die Bohrung von 4,4- Zoll (111,76 mm) bei, die das Markenzeichen des "Small Block"-Motors von Chevrolet ist. Umgekehrt wird der Hubraum durch Verkürzung der Hublänge reduziert.
Die vorhandene Stößelstangen-OHV-Ventilstruktur wurde in eine obenliegende Nockenwelle (DOHC) geändert. Kurz gesagt, so werden Motoren heute verwendet. Das Einlassventil verwendet eine Titanlegierung, um das Gewicht zu reduzieren, und das Auslassventil verwendet ein mit Natrium gefülltes Ventil, um die Wärmeableitungseffizienz zu verbessern. Der Kolben besteht aus geschmiedetem Aluminium und die Pleuelstange aus geschmiedetem Titan. Dadurch wird das Gewicht reduziert und gleichzeitig die Steifigkeit erhöht. Außerdem sind die Drosselklappen- und Auspuffkrümmer alle neu. Auch die Zylinderköpfe sind rot lackiert.
Die größeren Änderungen passieren an der Kurbelwelle. Eine ebene Kurbelwelle wird verwendet, um die ebene Kurbelwelle zu ersetzen, die in allgemeinen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor verwendet wird. Das planare Verfahren wiederholt die Zündfolge der Zylinder von links nach rechts in einem V-Motor, der leicht auf sehr hohen Motordrehzahlen basiert, obwohl es Nachteile gibt, wie z. B. ungleichmäßige niedrige Drehzahlen und ungleichmäßigen Drehmomentabfall. Aus diesem Grund verwenden fast alle Motoren von Supersportwagen-Marken Flat-Plane-Kurbelwellen. Der neu entwickelte Motor leistet 670 PS bei 8400 U/min und 63,5 kgfm Drehmoment bei 6300 U/min. Die verfügbare Motordrehzahl beträgt 8600 U/min. Ein Trockensumpf-Schmiersystem wurde eingeführt, um selbst in Umgebungen, in denen starke Erdbeschleunigung auftritt, eine reibungslose Schmierleistung im Zylinder zu gewährleisten. Auf diese Weise wird auch der Effekt der Verringerung der Höhe des Motors erhöht.