รู้จักคาร์บอนไฟเบอร์ หนึ่งในวัสดุสำคัญ ที่จะเปลี่ยนโลกยานยนต์สู่อนาคต

ได้ยินกันมาอย่างหนาหูเกี่ยวกับ “คาร์บอนไฟเบอร์” คือ วัสดุที่มีคุณสมบัติพิเศษให้ความแข็ง เหนียว น้ำหนักเบา แถมสร้างรูปทรงอย่างไม่จำกัด สามารถนำไปใช้งายได้หลากหลาย ซึ่งเป็นหนึ่งในวัสดุสำคัญของยานยนต์ในอนาคตอีกด้วย ดังนั้นเรามาลงลึกกันต่อว่า คาร์บอนไฟเบอร์นั้นมีจุดเริ่มต้นมาอย่างไร

การผลิตคาร์บอนไฟเบอร์เริ่มจากเส้นใยคาร์บอนที่มีขนาดเล็กมากๆ ที่เราเรียกย่อๆ ว่า PAN ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางเล็กกว่าเส้นผมของมนุษย์ประมาณ 10 เท่า โดยการรวม  PAN เป็นโครงสร้างเส้นใยประมาณ 50,000 เส้น จนกลายเป็นมัดไฟเบอร์ที่เรียกว่า rovings

จากนั้น rovings จะถูกนำไปเผาที่ความร้อนประมาณ 3,000 องศาเซลเซียส จนเส้นใยเปลี่ยนจากสีขาวกลายเป็นสีดำก่อนจะนำมาทอเป็นผืนคล้ายผืนผ้า และเคลือบทับด้วยสารโพลิเมอร์เพื่อให้ตัวผ้า Carbon Fiber สามารถคงรูปอยู่ได้ เราจึงเรียกคาร์บอนไฟเบอร์ประเภทนี้ว่า CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) ซึ่งขั้นตอนนี้จะต้องใช้ความชำนาญและความระมัดระวังอย่างมาก เพราะถ้าเกิดฟองอากาศขึ้นตัวคาร์บอนไฟเบอร์ก็จะไม่มีความแข็งแรงและอาจแตกหรือหักได้

หัวใจของความแข็งแรงของคาร์บอนไฟเบอร์อยู่ที่การวางแนวของเส้นใยในทิศทางต่างๆ หลายๆ ชั้น เพื่อให้ชิ้นส่วนรับแรงดึงในหลายๆ ทิศทางได้มากขึ้น และจุดเด่นนี้เองที่ทำให้คาร์บอนไฟเบอร์มีลวดลายเฉพาะตัว 

หลังจากได้ผืนคาร์บอนไฟเบอร์แล้ว การขึ้นรูปจะนำมันไปวางลงในแม่พิมพ์แล้วจึงอบในเครื่องอบที่ให้ความร้อนและแรงดันสูงประมาณสองชั่วโมง ก่อนจะเคลือบด้วยแลคเกอร์ใสเพื่อความสวยงาม

ด้วยคุณสมบัติที่เบากว่าอลูมิเนียมถึง 20 – 30% มีความแข็งแรงมากกว่าเหล็กได้ถึง 5 เท่าที่น้ำหนักเท่ากัน เราจึงพบ CFRP ได้ในตัวถังสำหรับ BMW 7 Series, BMW i8 และ BMW i3 หรือส่วนประกอบชิ้นส่วนต่างๆ ของ BMW M Performance   

หลังคาที่ผลิตจากคาร์บอนไฟเบอร์ของ BMW M3 นั้นมีน้ำหนักเพียง 3.9 กิโลกรัม และเมื่อรถเบาขึ้นย่อมใช้พลังงานน้อยลง ปล่อยไอเสียน้อยลง และรถคันนั้นจะแล่นได้เร็วขึ้นด้วย

ที่สำคัญ BMW มีโรงงานผลิต CFRP ขนาดใหญ่ในเมืองไลพ์ซิกและแลนด์ชัต ประเทศเยอรมนี ชิ้นส่วนคาร์บอนถือเป็นงานแฮนด์เมดที่ยังต้องผลิตขึ้นด้วยมือเป็นส่วนใหญ่ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานาน อาจใช้เวลาทั้งวันในการผลิตส่วนประกอบเดียว

ภาพและเนื้อหาจาก www.bmw.com
WRITER