탄소 섬유 자동차 부품을 만드는 방법: 완벽한 단계별 가이드

탄소섬유 자동차 부품 강철보다 5배 더 강하지만 무게는 절반 수준입니다. 그렇기 때문에 다음과 같은 슈퍼카에서 볼 수 있습니다. carbon fiber Lamborghini 포뮬러 1의 경주용 자동차. 직접 만들고 싶다면 탄소 섬유 바디 패널, 스포일러, 또는 carbon fiber chassis, 이 가이드에서는 정확한 방법을 알려드립니다.

탄소 섬유가 자동차에 중요한 이유

탄소섬유 는 단순히 외모에만 국한된 것이 아닙니다. 업계 데이터에 따르면, 탄소섬유 는 인장 강도 500-700ksi로 강철의 50-80ksi에 비해 훨씬 높습니다. 또한 알루미늄 부품에 비해 40~60%의 무게를 절약할 수 있습니다. 이는 다음과 같은 경우에 큰 도움이 됩니다. 성능, 연비, 그리고 손질.

주요 브랜드 사용 탄소섬유 이제 어디에서나 볼 수 있습니다. BMW의 i3는 섀시에 이 기술을 사용합니다. 테슬라의 사이버트럭은 재활용 탄소 섬유 패널 30%의 비용을 절감할 수 있습니다. 그리고 람보르기니 아벤타도르 SVJ 가지고있다 모노코크 섀시 75% 탄소섬유.

실제 탄소 섬유 제조 경험

차이나카본파이버는 OEM 및 모터스포츠 고객을 위해 후드, 디퓨저, 흡기 시스템, 구조용 RTM 부품 등 수천 개의 탄소섬유 자동차 부품을 제조해 왔습니다.

실제 생산에서는 이를 확인할 수 있습니다: - 습식 레이업 실패율이 2.5mm 두께 이상에서 급격히 증가 - 부적절한 진공 밀봉으로 60% 이상의 외관 결함 발생 - 섬유 방향 실수로 인해 설치 중 부품 균열의 #1 원인 발생

시작하기 위해 필요한 자료

시작하기 전에 탄소 섬유 제조 프로젝트에서 이 소모품을 모으세요:

핵심 자료

탄소 섬유 직물 (트윌 직조 또는 평직)
에폭시수지 (슬로우 큐어는 초보자에게 가장 적합합니다.)
방출제 (접착 방지용 PVA 또는 왁스)
껍질 벗기기 매끄러운 표면을 위한
브리더 패브릭 과도한 수지를 흡수하기 위해

필수 도구

진공 포장 시스템 ($200-$500)
Vacuum pump 레진 주입용
CNC 기계 또는 금형용 3D 프린터
호흡기 (탄소 섬유 먼지는 위험합니다!)
다이아몬드 코팅된 트리밍용 칼날
사포(400~1000 그릿)

다음과 같은 공급업체에서 고품질의 자료를 찾을 수 있습니다. Toray Industries, Hexcel, 또는 SGL Carbon. 많은 맞춤형 복합 공장 스타터 키트도 판매합니다.

1단계: 금형 디자인

모든 것은 좋은 것에서 시작됩니다. 곰팡이. 품질을 만들 수 없습니다. 탄소섬유 자동차 부품 없이.

몰드 만들기

사용 CAD 모델링 소프트웨어를 사용하여 부품을 설계할 수 있습니다. 솔리드웍스나 퓨전 360과 같은 프로그램이 효과적입니다. 정확한 측정이 필요합니다. 작은 오차도 최종 부품을 망칠 수 있습니다.

몰드를 만드는 데는 두 가지 주요 옵션이 있습니다:

CNC 가공: 이 방법을 사용하면 매우 정확한 금형을 만들 수 있습니다. 전문가들이 탄소 복합재 제조업체 사용하세요. 단점은? CNC 기계는 비싸다는 점입니다.

3D 프린팅: 소규모 프로젝트에 훨씬 저렴합니다. 포드 퍼포먼스 용도 3D 프린팅 금형 를 사용하여 프로토타입 제작 속도를 50%까지 높일 수 있습니다. 그러나 인쇄된 금형은 여러 부품을 제작할 때 내구성이 떨어집니다.

기존 자동차 부품을 수정하는 경우 해당 부품으로 직접 금형을 만들 수 있습니다. 원래 부품에 릴리스 에이전트 를 클릭하고 그 주위에 유리섬유 층을 쌓습니다.

2단계: 레이업 방법 선택

그만큼 레이업 프로세스 는 실제로 탄소섬유 부품. 여러 가지 기술이 있으며 각 기술에는 장단점이 있습니다.

습식 레이업 기술

초보자를 위한 가장 쉬운 방법입니다. 작동 방식은 다음과 같습니다:

잘라내다 탄소 섬유 원단 금형에 맞게
혼합 에폭시 수지 지침에 따라
천의 첫 번째 레이어에 레진을 붓으로 바르기
원단을 틀에 넣습니다.
레이어를 더 추가하고 각 레이어 사이에 레진을 솔질합니다.
롤러로 기포 제거

습식 레이업 비용이 저렴하고 화려한 장비가 필요하지 않습니다. 하지만 더 높은 무효 콘텐츠 (5-10%)를 사용하여 부품을 약하게 만듭니다. 박리 는 12%의 습식 레이업 부품에서 발생하는 반면, 다른 방법에서는 2%에 불과합니다.

프리프레그 탄소섬유

프리프레그 는 사전 함침을 의미합니다. The 탄소 섬유 원단 이미 레진이 들어 있습니다. 틀에 넣고 경화시키기만 하면 됩니다.

이 방법을 사용하면 가장 강력한 부품을 얻을 수 있습니다. 프리프레그 ~와 함께 오토클레이브 경화 는 0.1%의 보이드만 생성합니다. 그렇기 때문에 맥라렌 자동차, 파가니 오토모빌리, 그리고 Koenigsegg 그들의 탄소섬유 자동차.

문제는? 프리프레그 를 사용할 때까지 동결 상태를 유지해야 합니다. 또한 압력솥 또는 경화 오븐 250°F 이상에 이르는 온도입니다.

진공 포장 방법

이 기술은 다음 두 가지 모두에서 작동합니다. 습식 레이업 그리고 프리프레그. 를 배치한 후 탄소섬유 틀에 갇힌 당신:

다음으로 덮으십시오. 껍질 벗기기
추가하다 브리더 패브릭
다음을 사용하여 모든 것을 봉인하십시오. 진공 백 필름
연결 vacuum pump
공기를 빼내어 레이어를 압축합니다.

진공 포장 에어 포켓을 제거하고 레진이 고르게 퍼집니다. 극적으로 감소 무효 부품을 훨씬 더 강하게 만듭니다.

수지 이송 성형(RTM)

RTM 는 프로들이 자동차 생산. 건조 탄소 섬유 원단 를 밀폐된 몰드에 넣고 압력을 가하여 수지를 주입합니다.

그만큼 람보르기니 아벤타도르 SVJ 사용하다 RTM 에 대한 모노코크 섀시. 이 방법은 대형 부품의 경우 다른 기술보다 20% 더 빠릅니다. 또한 매우 일관된 품질을 생성합니다.

However, RTM 고가의 장비와 정밀한 금형이 필요합니다. 대부분의 DIY 프로젝트에는 실용적이지 않습니다.

3단계: 광케이블 방향 이해

배치 방법 탄소섬유 는 매우 중요합니다. 섬유의 방향에 따라 부품의 강도가 달라집니다.

광케이블 각도 설명

0°/90° 방향: 최대 강성. 다음 용도로 사용 구조 부품 좋다 탄소 섬유 서스펜션 구성 요소
±45° 방향: 유연성 향상. 곡선형에 적합 차체 패널 또는 탄소섬유 후드
단방향 탄소 섬유: 모든 섬유는 한 방향으로만 움직입니다. 매우 강하지만 그 방향으로만
탄소 섬유를 직조하는 능직: 섬유가 90°로 교차합니다. 양방향의 균형 잡힌 강도
일반 직조 탄소 섬유: 가장 일반적인 패턴입니다. 전반적으로 우수한 강도

전문적인 탄소 섬유 제조업체 한 부품에 여러 방향을 사용하는 경우가 많습니다. 모든 방향에서 힘을 얻기 위해 레이어를 번갈아 가며 사용할 수도 있습니다.

4단계: 부품 경화

경화 은 수지 모든 것을 단단하게 결합합니다. 몇 가지 옵션이 있습니다:

실온 경화

가장 간단한 방법. 부품을 상온에 24-48시간 동안 두기만 하면 됩니다. 대부분 에폭시 수지 이 방법으로 치료할 수 있습니다.

다음과 같이 중요하지 않은 부분에서는 잘 작동합니다. 탄소섬유 스포일러 또는 차체 패널. 하지만 오븐에서 경화시킨 부품만큼 강하지는 않습니다.

오븐 치료

열을 가하면 경화 속도가 빨라지고 부품이 더 튼튼해집니다. 일반적인 일정은 250°F에서 2시간입니다.

특별한 압력솥. 일반 오븐은 작은 부품에 적합합니다. 적절한 온도에 도달하는지 확인하기만 하면 됩니다.

치료 후 치료

최대의 힘을 원하시나요? 다음을 수행하십시오. 치료 후 초기 경화 후 부품을 200°F에서 4시간 동안 굽습니다.

이렇게 하면 Tg (유리 전이 온도)의 수지. 부품이 열에 더 잘 견디고 최대 25%까지 더 강해집니다.

오토클레이브 경화

오토클레이브 열과 압력을 결합합니다. 이렇게 하면 최고의 탄소섬유 부품 with minimal 무효 그리고 박리.

포뮬러 1 팀 사용 오토클레이브 경화 모든 부품에 대해. 85~100psi의 압력으로 공기와 여분의 수지를 완벽하게 압착합니다.

An 압력솥 는 $50,000~$500,000의 비용이 듭니다. 그렇기 때문에 진지한 모터스포츠 팀과 탄소 복합재 제조업체 사용하세요.

5단계: 탈형 및 마무리

부품이 완전히 경화되면 금형에서 부품을 꺼내 멋진 모양으로 만들 차례입니다.

안전한 디몰딩

이 단계를 서두르지 마세요. 신청 릴리스 에이전트 를 적절히 사용하면 탈형이 쉬워집니다.

플라스틱 쐐기로 가장자리를 부드럽게 다듬습니다. 금속 도구는 금형이나 부품에 흠집을 낼 수 있으므로 절대 사용하지 마세요.

초과 소재 다듬기

다음과 같은 추가 혜택이 제공됩니다. 탄소섬유 가장자리를 다듬습니다. 앵글 그라인더의 다이아몬드 코팅 칼날을 사용하여 다듬습니다.

천천히 작업하고 호흡기. 탄소 섬유 먼지 를 흡입하면 심각한 해를 끼칩니다.

샌딩 및 폴리싱

400 그릿 사포로 시작하여 거친 부분을 매끄럽게 합니다. 600, 800, 그리고 마지막으로 1000 그릿까지 작업합니다.

탄소 섬유 부품 샌딩 인내심이 필요합니다. 너무 세게 모래를 뿌리면 바깥층이 잘려서 모양이 망가질 수 있습니다.

투명 코팅

항상 클리어 코트 ~을 위한 자외선 차단. 이 기능이 없으면 에폭시 수지 이 노란색으로 표시되고 탄소섬유 는 시간이 지남에 따라 약해집니다.

차량용 우레탄 클리어 코트를 사용합니다. 각 코팅 사이에 가볍게 샌딩하여 2~3회 도포합니다. 이렇게 하면 클래식한 광택을 낼 수 있습니다. 탄소섬유 바라보다.

최대 강도를 위한 전문가 팁

당신이 보는 것과 같은 부품을 원하십니까? carbon fiber Lamborghini? 프로의 기술을 따라하세요:

공백 제거

Voids (에어 포켓)은 적입니다. 에어 포켓은 부품이 깨질 수 있는 취약한 지점을 만듭니다.

항상 진공 포장 를 사용하세요. 데이터에 따르면 무효 콘텐츠 10%에서 1-2%까지.

공기 방울을 조심스럽게 굴려서 습식 레이업. 중앙에서 바깥쪽으로 작업하여 공기를 가장자리로 밀어 넣습니다.

올바른 광케이블 방향 설정

그냥 눕지 마세요 탄소 섬유 원단 무작위로. 계획 세우기 섬유 방향 부품이 받게 될 하중을 기준으로 합니다.

For a 탄소섬유 후드, 강성을 위해 대부분 0°/90° 레이어를 사용합니다. 충격 저항을 위해 ±45° 레이어를 하나 또는 두 개 추가합니다.

레진 비율 제어

너무 많아 수지 힘없이 무게를 더합니다. 너무 적으면 건조한 부분이 남습니다.

이상적인 섬유 대 수지 비율 는 무게 기준으로 60:40입니다. 즉, 60% 탄소섬유 및 40% 수지.

모든 것을 정확하게 측정

탄소 섬유 제작 는 용서하지 않습니다. 2mm 정도 어긋난 부품은 맞지 않을 수 있습니다.

사용 CAD 모델링 을 클릭해 치수를 확인한 후 자릅니다. 몰드의 치수를 다시 확인합니다.

피해야 할 일반적인 실수

다른 사람의 실수로부터 배우세요. 이러한 실수는 더 많은 것을 망칩니다. 탄소섬유 자동차 부품 무엇보다도:

릴리스 에이전트 건너뛰기

잊어버림 릴리스 에이전트 를 누르면 부품이 금형에 영구적으로 달라붙게 됩니다. 부품과 금형을 분리하려고 하면 부품과 금형이 모두 파손될 수 있습니다.

항상 3~4회 정도 릴리스 에이전트 를 시작하기 전에 레이업. 각 코팅을 완전히 말리세요.

잘못된 수지 혼합 비율

에폭시수지 정확한 혼합이 필요합니다. 경화제가 너무 많으면 너무 빨리 경화됩니다. 너무 적으면 끈적거림이 오래 유지됩니다.

저울을 사용하여 부피가 아닌 무게로 측정하세요. 제조업체의 비율을 정확히 따르세요.

작업장 환기 불량

탄소섬유 그리고 수지 연기는 유독합니다. 환기 없이 작업하면 두통, 현기증, 장기적인 건강 문제를 일으킬 수 있습니다.

항상 통풍이 잘되는 곳에서 작업하세요. 적절한 호흡기 단순한 방진 마스크가 아닌 유기농 증기 카트리지를 사용하세요.

서두르는 치료

부품을 일찍 디몰딩하고 싶은 유혹이 있을 수 있습니다. 그러지 마세요. 미경화 수지 는 약하고 변형될 수 있습니다.

전체 치료 시간을 기다립니다. 그런 다음 안전을 위해 4시간을 더 기다리세요.

부적절한 개인 보호 장비

탄소 섬유 먼지 폐를 영구적으로 손상시킵니다. 치료되지 않음 수지 피부와 눈을 자극합니다.

장갑을 착용하고 호흡기, 보안경과 긴 소매를 착용하고 모든 단계에서 탄소 섬유 제조.

자동차 분야 애플리케이션

탄소섬유 자동차 제작 방식을 바꾸고 있습니다. 여기에서 확인할 수 있습니다:

성능 부품

탄소 섬유 후드: 강철보다 20~30파운드 절약
탄소 섬유 스포일러: 더 나은 공기 역학 고속으로
탄소 섬유 디퓨저: 다운포스 증가
탄소 섬유 휠: 언스프링 무게를 줄여 핸들링 향상

작은 무게 감소도 중요합니다. 100파운드가 줄어들 때마다 가속, 제동, 코너링이 향상됩니다.

레이싱 애플리케이션

모터스포츠 드라이브 탄소섬유 innovation. 포뮬러 1 사용 탄소 섬유 모노코크 1980년대 이후.

이러한 레이싱 carbon fiber chassis 시속 200마일 이상의 충돌 사고에서 운전자를 보호합니다. 전체 F1 모노코크의 무게가 77파운드에 불과할 정도로 놀라울 정도로 가볍습니다.

복원 프로젝트

탄소섬유 클래식 자동차에 새로운 생명을 불어넣습니다. 녹슨 강철 교체 차체 패널 ~와 함께 탄소섬유 버전.

원래의 외관을 유지하면서 수백 파운드를 줄였습니다. 클래식 자동차는 더 잘 다루고 연료를 덜 사용합니다.

전기 자동차

체중은 다음과 같은 경우에 더욱 중요합니다. 전기 자동차. 배터리가 무거우면 범위가 줄어듭니다.

테슬라 사용하다 재활용 탄소 섬유 큰 비용 없이 더 가벼운 부품을 만들 수 있습니다. BMW의 i3는 자동차 전체를 탄소섬유 생산용 자동차의 승객용 셀입니다.

비용 분석: DIY 대 전문가

프로젝트 비용은 얼마인가요? 접근 방식에 따라 다릅니다.

DIY 탄소 섬유 부품

다음과 같은 작은 부품의 경우 탄소섬유 스포일러 또는 트림 조각:

탄소 섬유 원단: 야드당 $20-50
에폭시 수지: 갤런당 $30-80
진공 포장 용품: $50-100
릴리스 에이전트 및 준비: $20-30
도구: $100-300(일회성 구매)

일부분에 대한 합계입니다: $50-200 + 인건비

습식 레이업 비용을 절감할 수 있습니다. 돈보다 시간을 더 많이 절약할 수 있습니다.

전문가 수준의 부품

원하다 탄소섬유 BMW나 맥라렌 만들까요? 더 많은 비용을 지불하게 됩니다:

탄소 섬유 프리프레그: 파운드당 $50-200
오토클레이브 경화: $50,000+ 장비 필요
CNC 몰드: $1,000~10,000 복잡도에 따라 다름
품질 관리 테스트: $500-2,000 부품당

OEM 등급 부품 비용: $500-5,000 크기 및 복잡성에 따라 다름

전문적인 탄소 복합재 제조업체 장비에 많은 투자를 하고 있습니다. 그 품질은 강도와 마감에서 드러납니다.

다른 재료와의 비용 비교

BMW i3 데이터에 따르면 탄소섬유 는 파운드당 $15인데 반해 강철은 파운드당 $0.30입니다. 50배나 더 비쌉니다!

하지만 무게가 줄어든다는 점을 기억하세요. 훨씬 덜 필요합니다. 탄소섬유 강철의 강도에 맞도록 설계되었습니다. 고성능 자동차의 경우 이점이 비용을 정당화합니다.

환경 영향 및 지속 가능성

탄소섬유 환경 비용이 있습니다. 생산에는 약 150MJ/kg의 에너지가 사용됩니다. 이는 20~30MJ/kg의 강철보다 5~7배 많은 양입니다.

탄소 섬유 재활용

좋은 소식입니다: 탄소 섬유 재활용 개선되고 있습니다. BMW의 파일럿 프로그램에서 85% 복구 달성 열분해 (산소 없이 가열).

재활용 탄소섬유 는 중요하지 않은 부분에 잘 작동합니다. 테슬라 사이버트럭에서 이를 사용하여 비용과 환경에 미치는 영향을 줄입니다.

지속 가능한 탄소 섬유

기업에서 개발 중인 바이오 기반 탄소 섬유 식물 재료에서 추출합니다. Graphene-enhanced carbon fiber 맨체스터 대학교의 테스트 결과, 더 적은 재료로 25%의 강도가 향상된 것으로 나타났습니다.

고급 기술 및 혁신

탄소섬유 기술은 계속 발전하고 있습니다. 최신 기술을 소개합니다:

3D 프린팅 탄소 섬유

일부 3D 프린터는 현재 탄소 섬유 필라멘트. 이를 통해 금형이나 소형 부품을 직접 인쇄할 수 있습니다.

포드 성능 프로토타입 제작에 3D 프린팅 금형을 사용합니다. 기존 금형 제작보다 50% 더 빠릅니다.

압축 성형

이 기술은 일치하는 금속 주형과 유압을 사용합니다. 다음보다 빠릅니다. hand layup 를 입력하세요.

Compression molding 다음에 잘 작동합니다. 탄소 섬유 바디 패널 100개 이상의 동일한 부품이 필요한 경우.

자가 치유 탄소 섬유

연구원들은 작은 균열을 자동으로 복구하는 특수 수지를 내장하고 있습니다. 이렇게 하면 탄소섬유 내구성이 더욱 강화되었습니다.

품질 관리 및 테스트

전문 제조업체는 모든 탄소섬유 부분. 중요한 구성 요소도 마찬가지입니다.

육안 검사

찾아보세요:

박리 (레이어 분리)
Voids (눈에 보이는 에어 포켓)
건조한 부분(충분한 수지)
주름의 주름 탄소섬유 직조

이러한 결함이 있으면 부품이 약해집니다.

다공성 테스트

초음파 테스트를 사용하여 숨겨진 무효. Professional 탄소 복합재 제조업체 이 방법으로 100%의 구조 부품을 테스트합니다.

강도 테스트

다음과 같은 중요한 부분의 경우 탄소 섬유 서스펜션 구성 요소에 대한 파괴 테스트를 수행합니다. 여분의 부품을 만들어 실패할 때까지 테스트하세요.

이는 차량에 부품을 사용하기 전에 안전 여유를 알려줍니다.

전문 제조업체와의 협업

모든 프로젝트가 DIY에 적합한 것은 아닙니다. 때로는 맞춤형 복합 공장 을 위한:

다음과 같이 복잡한 대형 부품 carbon fiber chassis
FIA 준수 경주용 자동차 부품
대량 생산 실행
필요한 부품 압력솥 품질

전문적인 탄소 섬유 제조업체 offer:

CAD 모델링 서비스
고급 압축 성형 그리고 RTM
품질 관리 테스트
업계 인증

다음을 만들 수 있습니다. 커스텀 탄소 섬유 부품을 정확한 사양에 맞게 조정할 수 있습니다.

오늘 시작하기

첫 번째 탄소 섬유 자동차 부품? 작게 시작하세요.

초보자 프로젝트 아이디어

내부 트림 조각
작은 탄소섬유 스포일러
시프트 노브 또는 스티어링 휠 커버
대시보드 패널

이러한 부품은 단순한 모양으로 구조적이지 않고 학습하기에 안전합니다.

필수 안전 수칙

Always wear a 호흡기 절단 또는 샌딩 시
통풍이 잘되는 곳에서 작업
장갑과 눈 보호구 착용
폐기 탄소 섬유 먼지 주의하여
업무 공간에서 음식물 섭취 금지

탄소섬유 안전은 선택사항이 아닙니다. 한 번의 실수가 영구적인 건강 손상을 초래할 수 있습니다.

학습 리소스

전문가의 동영상 보기 탄소 섬유 제조 상점. 제작자가 팁을 공유하는 온라인 포럼에 참여하세요.

시작하기 습식 레이업 를 클릭해 기본 사항을 알아보세요. 로 이동 진공 포장 편안할 때 사용하세요. 저장 프리프레그 그리고 압력솥 나중에 작업할 수 있습니다.

자동차 탄소 섬유의 미래

탄소섬유 자동차 가 점점 더 보편화되고 있습니다. 예전에는 백만 달러짜리 슈퍼카에만 등장하던 것이 이제는 일반 차량에도 등장하고 있습니다.

Toray Industries 와 다른 공급업체들이 더 저렴한 생산 방법을 개발하고 있습니다. 자동화 광케이블 배치 로봇은 사람보다 더 빠르게 부품을 쌓을 수 있습니다.

Teijin Carbon 그리고 미쓰비시 화학 새로운 유형의 탄소섬유 더 나은 유대감을 형성하고 비용을 절감할 수 있습니다.

생산량이 증가함에 따라, 탄소섬유 자동차 부품 더 많은 사람들이 저렴하게 이용할 수 있게 될 것입니다. 무게 절감은 성능과 연비 모두에 도움이 됩니다.

결론

만들기 탄소섬유 자동차 부품 인내심과 연습, 세심한 주의가 필요합니다. 하지만 결과는 그만한 가치가 있습니다.

강철이나 알루미늄보다 더 가볍고, 더 튼튼하고, 더 멋진 부품을 만들 수 있습니다. 레이싱카를 제작하든, 클래식카를 복원하든, 최고를 원하든 관계없이 탄소 섬유 바디 패널, 이러한 기술을 통해 목표를 달성할 수 있습니다.

다음을 사용하여 간단한 프로젝트부터 시작하세요. 습식 레이업. 적절한 학습 진공 포장. 마스터 섬유 방향 그리고 수지 비율. 얼마 지나지 않아 탄소섬유 전문가에 필적하는 부품 탄소 복합재 제조업체 생산.

가장 중요한 것은? 오늘 시작하는 것입니다. 첫 번째 부분은 완벽하지 않을 것입니다. 괜찮습니다. 모든 전문가가 초보자로 시작했으니까요. 시작하세요 탄소 섬유 원단 그리고 에폭시 수지 놀라운 무언가를 만들 수 있습니다.