Эти 3D

Они легче, прочнее и более устойчивы к нагреву даже при 15 000 об/мин.

Когда дело доходит до углеродно-композитных материалов, у них есть блестящее будущее для все более инновационных автомобильных приложений. Их можно не только напечатать на 3D-принтере, но они также технически легче, прочнее и устойчивее к усталости от нагрева. Такие характеристики теоретически делают их идеальными для использования в таких деталях, как углеродно-керамические тормоза. Но станете ли вы доверять чему-то другому, кроме старого доброго металла, когда дело касается внутренних компонентов двигателя? Может ли быть будущее у углеродного композита в поршневой силовой установке стандартной конструкции?

Некоторые так думают, и на самом деле они приложили все усилия, чтобы создать эти потенциально революционные детали для вторичного рынка.

Несколько мастерских по индивидуальному заказу, таких как Extreme Tuners, обратились в социальные сети, чтобы рассказать о своем последнем потенциальном инженерном прорыве: шатуне из углеродного композита, который компания разрабатывала для своего проекта Mitsubishi Lancer Evolution. Шатуны, над которыми они работали, предположительно могут выдерживать мощность до 3000 лошадиных сил и максимальную скорость около 15 000 об/мин, при этом они весят почти в 10 раз меньше, чем их стальные аналоги, и в шесть раз меньше, чем алюминиевые.

Шатун — это основной стержень, который соединяет коленчатый вал с нижней частью поршня двигателя внутреннего сгорания. Поскольку они соединяют главный коленчатый вал двигателя с головкой поршня цилиндра, что позволяет поршню перемещаться вверх и вниз внутри цилиндра, они сталкиваются с большим растягивающим усилием и напряжением, действующим на них во время впуска, сжатия, мощности и удары выхлопа. В результате их часто изготавливают из литых металлов и сплавов для обеспечения прочности и отвода тепла. Однако это делает их тяжелыми и подверженными сбоям в приложениях с высокими требованиями к производительности.

Итак, какие преимущества даст удочка из углеродного композита?

Углеродные композитные материалы могут быть легче и прочнее большинства сплавов и литых металлов. В результате двигатели теоретически могут получить большую выгоду от использования таких композитов в условиях высоких температур и напряжений. Сделав их легче, это приведет к значительному увеличению отклика двигателя и дроссельной заслонки, поскольку это уменьшит количество возвратно-поступательной массы, действующей на коленчатый вал и головку поршня. Это также может позволить увеличить мощность, обеспечив огромное преимущество в производительности и даже в области экономии топлива.

Шатуны из литого металла и сплавов уже сами по себе прочны, но в зависимости от способа их изготовления они все равно могут выйти из строя. Альтернативой является изготовление шатунов из заготовок, то есть фрезерование их из цельного куска металла. Однако это невероятно дорого, трудоемко и отнимает много времени.

Углеродно-композитные материалы можно сделать прочнее, чем обычно используемые металлы, что может дать тюнерам большую гибкость при попытке выжать больше мощности. Благодаря увеличенной прочности им теоретически не придется беспокоиться о том, чтобы взорвать двигатель, отправив шатун через стенку картера.

Углеродные композитные материалы также считаются более устойчивыми к нагреву, что может решить некоторые проблемы, связанные с усталостью металла, вызванной перегревом. Вот почему некоторые автопроизводители высокого класса используют углеродно-керамические тормоза. Они не только прочнее, но и значительно лучше рассеивают тепло, чем стальные роторы, и, таким образом, более устойчивы к выцветанию и эксплуатации, например, при движении по гусеничным дорогам.

Тюнеры Extreme утверждают, что те, над которыми они работают, рассчитаны на усилие поршня до 57 363 Ньютонов.

Хотя углеродно-композитные материалы дороги, поскольку они все еще относительно новы на рынке, по крайней мере, в масштабах массового производства, их можно напечатать на 3D-принтере. Это означает, что стоимость их изготовления может быть снижена благодаря простоте производства, которую обеспечивает 3D-печать.

Но есть еще много вопросов. Хотя углеродно-композитные материалы могут быть более прочными, чем металлы и сплавы, они все равно могут выйти из строя, если их неправильно изготовить, аналогично тому, как некоторые металлы и сплавы могут пострадать от проблем структурной целостности из-за неправильного литья или других металлургических методов.