Kompozyty zbrojone wÅ‚óknem wÄ™glowym, czyli Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) – bo tak brzmi prawidÅ‚owa nazwa materiaÅ‚ów okreÅ›lanych skrótowo sÅ‚owem carbon – to materiaÅ‚y stworzone z myÅ›lÄ… o przemyÅ›le lotniczym i kosmicznym. Ich podstawowÄ… zaletÄ… jest wielka wytrzymaÅ‚ość przy maÅ‚ej masie. WÅ‚ókno wÄ™glowe ma wytrzymaÅ‚ość na rozciÄ…ganie ponad czterokrotnie wiÄ™kszÄ… od najlepszej stali, jest jednak bardzo giÄ™tkie, wiÄ™c dla zapewnienia wymaganej sztywnoÅ›ci Å‚Ä…czy siÄ™ je z twardymi żywicami syntetycznymi, na przykÅ‚ad epoksydowymi. WÅ‚ókna wÄ™glowe, a wÅ‚aÅ›ciwie wykonana z nich wielowarstwowa tkanina, peÅ‚niÄ… wówczas rolÄ™ zbrojenia, a spajajÄ…ca je żywica nadaje kompozytowym elementom pożądany, trwaÅ‚y ksztaÅ‚t.

Elementy kompozytowe wykonuje siÄ™ w foremnikach, stanowiÄ…cych negatyw ksztaÅ‚tu wytwarzanego przedmiotu, z użyciem jednego z kilku podstawowych sposobów. Najprostszy to laminowanie, polegajÄ…ce na ukÅ‚adaniu kolejnych warstw tkaniny (wÄ™glowej, kevlarowej, szklanej itp.) i rÄ™cznym przesycaniu ich żywicÄ… zmieszanÄ… z utwardzaczem. WadÄ… tej metody jest ograniczenie czasem twardnienia żywicy, powodujÄ…ce poÅ›piech sprzyjajÄ…cy bÅ‚Ä™dom wykonania.

Drugi sposób to wykorzystanie tzw. prepregów (preimpregnatów), czyli wielu warstw tkaniny wstÄ™pnie przesyconych żywicÄ…. Trzecia metoda, zwana RTM (Resin Transfer Molding) polega na ciÅ›nieniowym wypeÅ‚nianiu żywicÄ… foremnika zwierajÄ…cego uprzednio uÅ‚ożonÄ… tkaninÄ™. I wreszcie czwarty sposób, C-SMC (Carbon Fiber Reinforced Sheet Molding Compound), to wtryskiwanie żywicy zmieszanej z drobno pociÄ™tymi wÅ‚óknami do formy – prostota i szybkość tej ostatniej jest okupiona niższÄ… wytrzymaÅ‚oÅ›ciÄ… wykonanych z jej użyciem elementów. Dla ostatecznego utwardzenia żywicy elementy wymagajÄ… kilku godzin wygrzewania w temperaturze rzÄ™du 180 stopni Celsjusza. KoÅ„cowy etap obróbki to szlifowanie krawÄ™dzi, wiercenie otworów montażowych itd.

Modelem, w którym na najwiÄ™kszÄ… skalÄ™ zastosowano kompozyty wÄ™glowe, byÅ‚ sportowy supersamochód Lexus LFA, w którym z materiaÅ‚ów tych wykonano aż 65 procent struktury nadwozia. W ten sposób udaÅ‚o siÄ™ uzyskać masÄ™ pojazdu o 100 kg mniejszÄ…, niż w przypadku konwencjonalnej struktury metalowej. GÅ‚ównÄ… ramÄ™ kabiny wytworzono korzystajÄ…c z prepregów, tunel waÅ‚u napÄ™dowego, panele podÅ‚ogi, dach i pokrywÄ™ silnika wykonano metodÄ… RTM, a tylne sÅ‚upki i tylnÄ… część podÅ‚ogi – metodÄ… C-SMC.

Warto zauważyć, że w przeciwieÅ„stwie do innych producentów Lexus zdecydowaÅ‚ siÄ™ wdrożyć caÅ‚ość procesu produkcyjnego kompozytów wÄ™glowych we wÅ‚asnym zakÅ‚adzie, budujÄ…c nawet wÅ‚asnÄ…, zautomatyzowanÄ… liniÄ… wytwarzania tkanin wÄ™glowych. Opracowano również oryginalnÄ… technologiÄ™ Å‚Ä…czenia kompozytów z aluminiowymi okuciami mocowania silnika i zawieszenia.

DoÅ›wiadczenia zgromadzone podczas produkcji modelu LFA zaprocentowaÅ‚y przy wdrażaniu kolejnych modeli, pozwalajÄ…c ograniczyć masÄ™ elementów poÅ‚ożonych powyżej Å›rodka ciężkoÅ›ci pojazdu, co korzystnie wpÅ‚ywa na jego stabilność. DziÅ› wykonany z kompozytów wÄ™glowych dach, maskÄ™ i spojler możemy zobaczyć np. w sportowym Lexusie RC F Carbon.