Co je uhlíkové vlákno?
Uhlíkové vlákno, neboli uhlíkovým vláknem vyztužený plast, je kompozitní materiál vyrobený z dlouhých vláken grafitického uhlíku, která jsou kombinovaná s epoxidovou pryskyřicí. Vlákna jsou neuvěřitelně tuhá a pevná, zatímco pryskyřice je velmi lehká a tvarovatelná. Kombinací těchto dvou materiálu vzniká materiál, který má konstruktéry velmi žádané vlastnosti.
Proč jsou uhlíková vlákna tolik využívána týmy v F1?
Jednoduše proto, že nabízejí úžasnou sílu a pevnost vzhledem ke své hmotnosti. Kdybychom je srovnali s ocelí, poskytují dvojnásobnou pevnost při pětinové hmotnosti. Díky tomu vozy vyhovují nesmírně vysokým strukturálním požadavkům při zachování velmi nízké hmotnosti. Když jsou vyrobené monoposty co nejlehčí, mohou týmy pomocí závaží dodatečně vylepšit jejich hmotnostní vyvážení, což znatelně vylepšuje výkonnost na dráze.
Práce s uhlíkovými vlákny v továrně Renaultu
Mají ještě nějaké další výhody proti oceli?
Velmi efektivně absorbují energii. Kovy - jako například ocel - mají sklon absorbovat energií pomocí svého ohýbání či natahování se, uhlíková vlákna se však chovají odlišně, protože se během nárazu lámou na spoustu drobných úlomků. Absorbují tak mnohem více energie hmotnosti a na rozdíl od oceli k poškození dochází pouze v místě nárazu.
Je pravda, že uhlíková vlákna musí být před použitím uchovávána v mrazničce?
Ano, je to opravdu tak. Pryskyřice tvrdne, když je vystavena vyšším teplotám - i běžným pokojovým teplotám. Proto se materiál stává neuvěřitelně tvrdým, když je zapečen při vysokých teplotách v autoklávech (velké válcové komory, v nichž je počítačem velmi přesně regulována teplota i tlak). Aby se zabránilo předčasnému tvrdnutí, musí být uchován v mrazivém prostředí.
Existují různé druhy uhlíkových vláken?
Ano, existuje několik tříd karbonových vláken. Na monopostech se používá 30 odlišných kompozitních systémů a všechny jsou navrženy pro specifické výkonnostní charakteristiky (například teplotní odolnost). Vlákna se v závislosti na požadavcích na jednotlivé komponenty liší také tloušťkou a vzorkem. Jednotlivé třídy se liší také náklady, které se pohybují od Kč 750,- do 6000,- za čtvereční metr.
80 % šasi je vyrobeno z uhlíkových vláken
Mohou být uhlíková vlákna kombinována s jinými materiály?
Ano, uhlíková vlákna se často kombinují s hliníkovou voštinou (šestihrannou strukturou). Tato technika se využívá pro výrobu ochrannou buňku pro pilota (survival cell), protože významně zvyšuje strukturální pevnost při velmi malém zvýšení hmotnosti. Voštinové jádro je ideální pro rozptýlení energie při nehodě.
Jsou uhlíková vlákna náročná na zpracování?
Ano i ne. Poskytují velkou flexibilitu pro výrobu a jsou užitečná pro formování komplexních tvarů v krátkém čase. To je klíčové pro to, aby aerodynamická vylepšení mohla být co nejdříve nasazena na auto. Uhlíkových vlákna jsou však formována ručně a vyžadují velkou dávku umění - s velkým počtem dílů, které je každý rok třeba vyrobit, jsou proto kladeny na pracovní sílu docela vysoké nároky.