Kolfiber erövrar bilindustrin – på riktigt

2015-09-14 05:00  

Kolfiber är drömmaterialet som inte slog igenom. Lätt, starkt och formbart. Men dyrt, svårberäknat och ohanterligt. Nu tvingar utsläppskraven fram ett genombrott.

Svenska forskare har legat i startgroparna i över 15 år.

– Vi trodde att kolfiber skulle bli stort 1999 när jag doktorerade. Men det bara slocknade. Det har inte funnits någon drivkraft för att göra bilar lättare tidigare, säger Malin Åkermo, forskare och lektor på KTH.

Men nu händer det. Flera biltillverkare har sagt att de behöver en lättviktsbil senast 2030, och kolfiberkomposit är ett hett spår.

– Bilföretagen klarar inte att möta de utsläppskrav som väntar efter 2020 med stålbilar. Och tänker man att batteribilar är ett alternativ krävs det massor med tunga batterier för att släpa runt på en stålbil som ska ha en bra räckvidd.

Det finns flera skäl till att tekniken inte slagit igenom tidigare, säger Malin Åkermo.

– För det första är det dyrt. Plåt kostar typ 30 kronor per kg, kolfiber 300. Det gäller att få det lönsamt i en total produktionsprocess, där man tar igen merkostnaden genom att andra produktionsled blir billigare.

Varför är kolfiber så dyrt?

– Framställningen är komplicerad med en stabiliseringsprocess, oxidering och upphettning i flera steg.

Frågan hur man ska tillverka fibrer har varit i skuggan under många år. Men nu blir det fart. Bland annat pågår forskning på billigare råmaterial i Sverige, och ett jätteprojekt i Japan försöker ta fram kolfiber utan stabiliseringsprocessen.

Ett annat problem är att ”alla” komponenter i en bil är designade för att de ska tillverkas av metall. Om man går över till en komposittillverkning måste man lära sig tillverkningen. Hur ska en bilkaross se ut om man gör den i komposit? Var ska skarvarna sitta? Hur ska krockzoner byggas upp?

– Här pågår också forskning. Man börjar del för del. Forskarna försöker designa kompositer så att de beter sig som metaller och ”äter energi” medan de deformeras. De måste exempelvis kunna vecka sig om de ska kunna användas i krockzoner.

Automatiseringen är en annan akilleshäl.

– Problemet är att kolfiber är ett eftergivligt material. Det gäller att hantera det på ett bra sätt. Man ska kunna hantera små vävbitar och stora vävbitar och lägga dem exakt i rätt position. Plocka från en flat yta och lägga på en kurverad yta. Lägga upp ett jättevekt material i ett verktyg och ha kontroll på fiberriktningen, säger Marie Jonsson, forskare på Swerea Compraser.

Människor är duktiga på att göra det här. Inom exempelvis flygindustrin och i extrema sportbilar som också använder kolfiber jobbar man med små serier och kan arbeta manuellt. Men det håller inte i bilindustrin. Där behövs robotar eller annan automation.

Robotens plockverktyg har en nyckelfunktion i automatiseringen.

– Stora rastergripdon som behövs för att hantera olika stora vävdelar blir väldigt komplexa, dyra och känsliga. Vi jobbar i projekt med industriparter där vi försöker utveckla gripdon som är rekonfigurerbara. Vi letar minsta gemensamma geometri i det som ska hanteras för att förenkla ett gripdon och få det mer stryktåligt, säger Marie Jonsson.

Förutom komplexitet, med olika stora vävdelar, är problemet att lägga ner väven på en yta som inte är plan. Hur ska gripdonet se ut? Hur ska det hålla materialet? Ska det forma materialet när det lägger ner det, som en människa gör?

Trots alla frågetecken är Marie Jonsson optimist.

– BMW har visat att det går att automatisera produktionen. Vi jobbar lite annorlunda, men vi är också långt framme.

Kan du sätta upp en automatiserad produktionslina i dag?

– Nja. Det är lite forskning kvar som jag skulle vilja göra tillsammans med fordonsindustrin. Grundlösningar finns, men jag vill ha det hela lite mer robust. Om tre år kanske?

Gilla Ny Teknik på Facebook

Eddie Pröckl

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt