Kim cương đen Carbon trong ngành công nghiệp xe hơi và sự ra đời của HQCcarbonfiberworld
𝟏.kim cương đen trong ngành công nghiệp xe hơi
* sợi carbon fiber là gì
Carbon là một trong những vật liệu công nghệ cao được sử dụng trong ngành công nghiệp xe hơi. Với nhiều ưu điểm vượt trội, tầm quan trọng và giá trị mà carbon mang lại đang ngày một tăng lên trong thời gian gần đây.
Carbon được các nhà thiết kế tận dụng ở mọi nơi trên xe: từ nội thất, phụ tùng, cho đến bọc ngoại thất cho xe hơi. Về hình thức, vật liệu này mang lại tính thể thao và sang trọng. Những giá trị này đã biến carbon trở thành “kim cương đen” trong ngành công nghiệp xe hơi.
Sợi carbon hay còn gọi là polyme cốt carbon (carbon fiber reinforced polymer, CFRP) là một vật liệu tổng hợp giữa carbon và nhựa polyme. Vật liệu này mang cả hai đặc tính nhẹ và cứng cáp (mà ngành công nghiệp xe hơi đang hướng đến).
*Sợi Carbon được tạo ra như thế nào?
Ví dụ đối với BMW, sợi carbon được dùng trong trong các phụ tùng của BMW M Performance Parts hoặc các bộ phận chính như khung xe. Các thành phần để sản xuất vật liệu carbon bao gồm sợi carbon và một cấu trúc hợp chất làm từ nhựa nhiệt rắn (thermosetting plastics) được gọi là ma trận (matrix).
Cấu trúc này lại có thể được hình thành từ những vật liệu khác nhau, ví dụ như nhựa cây tổng hợp (synthetic resin). Những cấu trúc ma trận có nhiệm vụ kết nối các sợi carbon với nhau và lấp đầy khoảng trống giữa chúng.
Các phân tử nhựa cây tổng hợp sẽ bắt đầu liên kết chéo (crosslink) với nhau sau một thời gian đủ dài ở nhiệt độ phòng. Do đó, nó cần được bảo quản bằng cách quấn quanh một cuộn ở nhiệt độ -18 độ C. Nhựa cây tổng hợp được làm nóng lên nhiệt độ phòng khoảng một ngày trước khi thực hiện khâu xử lý tiếp theo.
Bản thân sợi carbon cực kỳ mỏng (chỉ bằng 1/10 đường kính tóc người) nên hướng đặt sợi là yếu tố quan trọng để tạo nên sự ổn định. Cụ thể, cấu trúc carbon trở nên cực kỳ cứng chỉ khi được xếp theo hướng của sợi.
Ở bước xử lý tiếp theo, khoảng 50,000 sợi carbon riêng lẻ sẽ được kết lại với nhau thành một bó sợi (fiber bundle), được gọi là sợi thô (roving) và được cuộn tròn (roll up).
Sau đó, các sợi thô sẽ được sử dụng để dệt thành một tấm carbon phẳng (flat textile) với nhiều hướng đặt sợi khác nhau nhằm đạt được độ cứng ở mọi hướng. Khi đặt chồng lên nhau, các tấm carbon này tạo thành các lớp (stack).
Những lớp carbon này sau đó được đặt vào khuôn và mang đi “nướng” (baked). Quá trình này là một bước hấp tiệt trùng (autoclave), trong đó ma trận được làm cứng ở nhiệt độ 120 độ C trong môi trường áp suất cao trong khoảng hai giờ.
Lúc này, nhựa cây tổng hợp sẽ được liên kết chéo với nhau để tạo ra hình dạng cuối cùng của chi tiết. Sau bước này, ta thu được các chi tiết carbon có thể ghép với nhau thành một chi tiết lớn hơn (như thân xe chẳng hạn).
Ở bề mặt chi tiết, người ta phủ một lớp sơn mài trong suốt để bảo vệ bề mặt carbon. Qua đó, ta cũng có thể nhìn thấy cấu trúc đặc trưng của sợi carbon bằng mắt thường.
Ngoài hình thức gia công bằng máy móc hiện đại, hầu hết các chi tiết trên xe được sản xuất bằng tay. Để sản xuất một bộ phận nào đó, người thợ có thể phải mất cả ngày.
Tất cả các khâu từ chuẩn bị, cắt, hấp tiệt trùng, đổ khuôn, nghiền, sơn đều là thủ công và cần rất nhiều thời gian. Đổi lại, chất lượng là cực kỳ cao.
Với quá trình chế tạo phức tạp như trên, sợi carbon mang lại những gì cho ngành công nghiệp xe hơi
*Các tính chất đặc trưng của sợi carbon
Sợi carbon mang rất nhiều tính chất đặc trưng mà hiếm có vật liệu nào có thể đạt được. Độ cứng cao và cấu trúc cực kỳ ổn định là những đặc tính tuyệt vời mà carbon mang lại. Các bộ phận trên xe làm từ sợi carbon có khả năng hấp thụ tốt một lượng lớn năng lượng khi xảy ra va chạm. Điều này đồng nghĩa với việc khi được sử dụng đúng chỗ, sợi carbon sẽ giúp xe tăng độ an toàn.
Một đặc tính tuyệt vời khác của sợi carbon là có trọng lượng riêng thấp (low specific weight). Những chi tiết được làm bằng nhôm (một trong những kim loại nhẹ) có thể nặng hơn từ 20 - 30% so với chi tiết tương ứng được làm bằng sợi carbon. Con số này rơi vào khoảng 50% đối với chi tiết được làm bằng thép. Trọng lượng thấp hơn cũng đồng nghĩa với việc xe sử dụng nhiên liệu ít hơn. Từ đó, lượng khí CO2 thải ra môi trường cũng giảm đi đáng kể. Ở những chiếc xe thể thao, hiệu năng của xe cũng được tăng thêm thông qua việc sử dụng vật liệu sợi carbon. Không khó để hiểu tại sao carbon mang lại cho xe tốc độ cao hơn.
Ngoài ra, sợi carbon còn mang lại nhiều ưu điểm khác như có thể sản xuất hầu hết các chi tiết ở mọi hình dạng mong muốn, hay khả năng chống ăn mòn (corrosion resistance), từ đó kéo dài tuổi thọ của vật liệu. Bên cạnh đó, sợi carbon còn có tính bền nhiệt (long-lasting temperature resistance) cùng với mức giãn nở nhiệt (thermal expansion) thấp và giới hạn bền (fatigue limit) cực kỳ ấn tượng. Bù lại cho thời gian và công sức để sản xuất, những đặc tính ưu việt mà sợi carbon mang lại là quá vượt trội. Song song với đó, nhờ giá thành ngày một giảm, số lượng chi tiết được áp dụng vật liệu này ngày càng tăng lên và có nhiều cải tiến.
Cho đến nay, gần như không có vật liệu nào có thể thay thế được sợi carbon trong công cuộc tối ưu trọng lượng cho xe.
* Ngành công nghiệp xe hơi khai thác carbon như thế nào?
Sợi carbon rất được ưa chuộng cho những chi tiết cần tính ổn định và nhẹ. Đó là lý do tại sao sợi carbon được sử dụng nhiều trong kỹ thuật hàng không vũ trụ (aerospace engineering), chế tạo máy bay, tàu thuyền, xe đạp và tất nhiên là cả trong kỹ thuật xe hơi. Cụ thể, trọng lượng giảm dù chỉ vài gram thôi cũng đã mang lại nhiều giá trị trong bộ môn đua xe thể thao. Rõ ràng, tối ưu hóa trọng lượng là một trong những yếu tố cơ bản để phát triển nên một chiếc xe đua.
Ví dụ tại BMW, sợi carbon được khai thác một cách tối ưu trên những dòng xe hiệu năng cao của M Performance. Sợi carbon được sử dụng đầy rẫy trên các bộ phận của BMW 7 Series, trên BMW i3 và i8 trước đây. Thậm chí, trên những chiếc xe điện như i3 và i8, toàn bộ thân xe và khoang lái đều làm từ sợi carbon.
BMW iX cũng được thừa hưởng những giá trị tinh hoa mà sợi carbon mang lại. Polyme cốt carbon được BMW sản xuất tại chính nhà máy của mình ở Leipzig và Landshut, sau khi sản xuất thành công lần đầu tại nhà máy Moses Lake, Mỹ. Trong khi đó, sợi carbon bán thành phẩm và các lớp carbon được sản xuất tại Wackersdorf, Đức
Có một điều không ai có thể chối cãi là vật liệu sợi carbon rất hấp dẫn về mặt thị giác nhờ vào cấu trúc đặc trưng của mình. Những tín đồ của vật liệu carbon có thể chi một khoản tiền không nhỏ cho BMW M Performance Parts để có những linh kiện cao cấp bằng carbon. Các linh kiện này bao gồm từ mui xe, nội thất, ngoại thất cho đến bộ khuếch tán gió gầm…
𝟐.Sự ra đời của HQC carbonfiberworld
* 𝐇𝐐𝐂𝐜𝐚𝐫𝐛𝐨𝐧𝐟𝐢𝐛𝐞𝐫𝐰𝐨𝐫𝐥𝐝 viết tắt : hữu quí carbon (carbonfiberworld :thế giới vải sợi) ,ra đời cuối năm 2013 cho đến nay ,được gầy dựng từ sở thích đam mê Moto và OTo bất diệt,để theo đuổi đến bây giờ thì đó củng là một cái duyên mà nghề chọn,trước khi tôi đi với nghề Carbon này thì tôi từng là một thợ sửa chửa Oto trong Garager,củng vì đam mê Moto mà tôi chọn một ngả rẻ đúng với sở thích của mình,từ một người không biết gì về Carbon mà phải nghiên cứu 6 tháng ròng rã ,từ anh em gợi ý ,học hỏi trên mạng ,do bất đồng ngôn ngữ nhưng chịu khó phiên dịch qua lại cho đến khi có chút kinh nghiệm cơ bản ,nói thì nói vậy nhưng khi làm nó khác với thực tiển rất nhiều ,từ một người hai bàn tay trắng với vốn trong tay vay mượn 3 triệu đồng để khỏi nghiêp thật tình mà nói lúc đó ý chí tôi đả kiên định rất muốn khởi nghiệp vừa đúng đam mê mà tạo ra tiền thì còn gì bằng.
Sau khoản một thời gian quảng cáo,tôi có một đơn hàng đầu tiên trong đời mình,thực sự mà nói đó là điều vui mừng nhất,khi nhắc lại cảm giác vẩn bồi hồi,lúc đó tay nghề rất yếu làm hư lên hư xuống lần đầu chưa có kinh nghiệm làm rất xấu ,trang thiết bị thì thô xơ ,tay nghề vào vải xô không đâu vào đâu,lúc đó mình nghỉ như vậy là đẹp rồi,nhưng khi giao khách xong bị chê thậm tệ,lúc đó hai suy nghỉ tiêu cực và tích cực đấu tranh với nhau,trong đầu lúc đó khi nghe tin nếu phải đền miếng đó chi phí trên 10 triệu đồng,lúc đó củng có suy nghỉ bỏ chạy,sau một lúc trấn an tin thần lại thì mình cho ra quyết định đến bây giờ mình thấy là đúng đắn,đó là xin lổi và năn nỉ khắc phục lại,củng mai là tôi gặp quý nhân trong đời,anh ấy rất dể thương không trách móc mà chấp nhận cho tôi xử lý lại lần thứ hai.
Vấp ngã ở đâu đúng lên ở đó,lần hai có chúc kinh nghiệm sau lần hư trước,tôi cố gắng làm chỉnh chu hơn trước củng nguyên liệu ấy,keo ấy,khi xong nhìn ổn hơn trước nhiều nhưng các bạn biết không Thái công nói câu này rất đúng (Kiến thức ,kinh nghiệm và trải nghiệm) thì mới thành công được,lần hai khi giao xong sài một thời gian ngắn bị dộp,bong tróc và nhanh vàng,lúc đó tôi đâu hiểu hoá chất phải thế này thế kia,chỉ hiểu người bán,bán vậy là mọi chuyện ổn rồi,nhưng không như nghĩ vậy thực tế đả vả cho tôi một gáo nước lạnh,tiếp tục khách phàn nàn lần hai hư tiếp ,biết sau bây giờ suy nghỉ cuối cùng ,chấp nhận trong đầu chất về trao đổi với gia đình để vai tiền mua trả nắp zin lại, chắc có vẻ anh khách đả thấy được một khác vọng khỏi nghiệp mạnh mẻ từ tôi mà cho tôi làm lại lần ba ,lúc này các bạn biết không trong đầu tôi bây giờ không còn suy nghỉ lời lổ nửa mà một cuộc chiến của 𝐃𝐚𝐧𝐡 𝐝𝐮̛̣ và 𝐓𝐢𝐧 𝐭𝐮̛𝐨̛̉𝐧𝐠.
Đúc kết hai lần thất bại trước đó,tôi năng cấp những trang thiết bị giá rẻ đả qua sử dụng mà còn sài ổn ,lần này tôi nói trong lòng sẻ đánh trận này ,một mất một còn ,bị hư hai lần trước nên tiến triển tay nghề có chút nhanh và dẻo hơn nhiều thành phẩm ra mọi thứ củng khá trơn tru ,để so sánh bây giờ thì một trời một vực ,khi bàn giao có vẻ anh ấy vui vẻ hơn truóc rất nhiều, có vẻ đó là lần đầu mà tôi nhớ mải ,bởi mới đúng câu khởi nghiệp không gì là dể dàng.Củng cảm ơn anh khách trong đời mà tôi nhớ mải Lê văn anh tuấn (long hai channel beach resort).
Sau lần đó tôi cố gắng học hỏi thêm,mỏi năm chúng tôi phải bất buộc học hỏi thêm kiến thức từ các người bạn trong và ngoài nước ,bỏ tiền mua thêm kỉ thuật mới,không phải đơn thuần mà sản phẩm chúng tôi nhìn khác xưa nhiều đến vậy ,hiện tại thế mạnh chuyên môn của chúng tôi là carbon fiber dạng infusion (truyền nhựa) ,Rtm(ép nén hai mặt) và Prepreg( có lò autoclave ),đó là dạng tiêu chuẩn mà các nước phương tây hay áp dụng đến.
một số sản phẩm được chúng tôi sản xuất các bạn có thể tham khảo thêm :
Sợi carbon forged được chúng tôi làm thủ công rút từng sợi,cắt dán từng lớp,mất rất nhiều thời gian cho một sản phẩm trên dự kiến để dán mất tầm 2 ngày,tổng số lớp 1 lớp forged,2 lớp 12k và dùng cách Infusion keo chịu nhiệt độ cao.
Ly Carbon nguyên khối chúng tôi không chỉ sản xuất đồ xe, mà còn làm một số đồ quà tặng lưu niệm,chúng chỉ sản xuất giới hạn 100 cái và được in số mà khách hàng thích,khi ấy nếu có khách hàng đặc sản xuất cùng số ấy chúng tôi sẻ không sản xuất số trùng lập để đảm bảo giá trị độc quyền,sản phẩm trên chúng tôi chỉ làm sản phẩm trưng bày, hạn chế sử dụng,đây là cách làm Carbon prepreg (sợi có keo sẳn ) .
Công nghệ RTM nó hoàn toàn làm bạn hài lòng,ví dụ:như hình trên là một cảng SH350i được gia công ép khuôn RTM hai mặt điều đẹp,đương nhiên kết cấu bên trong vẩn đạt cứng có thể năng đở nguyên xe,Rtm có thể lấy hết tất cả các chi tiết tùy vào sản phẩm mà ta cách làm sau cho phù hợp.
có thể tham khảo độ cứng trên video TIKTOK :https://vt.tiktok.com/ZS2AKKDu5/
Các bạn có thể nhìn ngang qua có thể nói là mâm đúc, vì nhìn rất nét và mỏng keo,chi tiết góc cạnh rỏ rệch nhưng nó hoàn toàn là mâm ốp sợi Carbon, khác với cách làm truyền thống nó hoàn toàn không quét keo,chúng tôi không phủ nguyên tấm vải vào để tránh bị xô và đùng vải,mà phải ghép từng vị trí nhỏ nhất cắt ghép từng vị trí ,mâm lớn 75 mảnh ghép,mâm nhỏ 78 mảnh ghép,thời gian làm liên tục 8 tiếng /1 ngày,mất 10 ngày cho cặp mâm ấy cho phần thô,để làm hoàn thiện chúng mất ít nhất 1 tháng,cách làm không hề đơn giản như thị trường.Chúng tôi cần ép hút chân không từng giai đoạn,gia nhiệt với nhiệt độ cao trên 150 độ và có lò Autoclave nén áp xuất để tất cả nhôm và Carbon có thể liên kết bám dính tốt hơn,khi phần thô hoàn thiệt chúng tôi cần xử lý một lớp bảo vệ tránh đá bay vào làm trầy mâm ,cách làm trên có rất nhiều ưu điểm hơn dạng truyền thống,tránh đảo mâm do quét keo nhiều ,hạn chế vàng,tránh bong tróc....
