Karbon - jak produkujemy części z włókna węglowego

Każda nasza część, niezależnie od materiału, zaczyna się od samochodu. Auto przyjeżdża do naszej siedziby w Wojniczu, a specjalista skanuje karoserię laserowym skanerem 3D. Urządzenie odczytuje odbicia światła od nadwozia i buduje z nich bardzo dokładny model cyfrowy. Bez odkręcania, bez wiercenia, bez żadnej ingerencji w auto.

Ten skan to fundament wszystkiego, co wydarzy się później. W karbonie nie ma miejsca na „mniej więcej”. Część, która ma przylegać do zderzaka na całej długości, musi powstać na podstawie wymiarów prawdziwego samochodu, a nie zdjęć czy cudzego produktu.

Na modelu 3D pracuje projektant. Jego zadanie to połączenie dwóch światów. Z jednej strony liczy się dokładność: część musi idealnie pasować do nadwozia. Z drugiej strony liczy się estetyka: splitter, dyfuzor czy spoiler ma kontynuować linie samochodu, a nie z nimi walczyć.

W przypadku karbonu projektant myśli jeszcze o jednym: o tym, jak część będzie powstawać. Kształt musi pozwalać na ułożenie tkaniny w formie i późniejsze wyjęcie z niej gotowego elementu. Dobry projekt karbonowy to taki, który wygląda świetnie na aucie i jednocześnie da się go wykonać bez kompromisów w jakości.

Gdy projekt jest gotowy, czas przenieść go do świata rzeczywistego. Frezarki CNC wycinają formy robocze prosto z modelu 3D. To pierwszy moment, w którym projekt staje się czymś, czego można dotknąć.

Formy robocze nie służą jednak do produkcji części, które trafią do klientów. Są wzorcem, na podstawie którego powstaną formy właściwe. Dlatego ich powierzchnia musi być perfekcyjna. Każda nierówność przeniosłaby się dalej, na formę karbonową, a potem na każdą część, która z niej wyjdzie. Dlatego formy robocze są wycinane nawet przez kilka, a w niektórych przypadkach kilkanaście dni - wszystko po to, by ich kształt był doskonały.

Na formach roboczych powstają formy właściwe, czyli te, w których będą rodzić się kolejne części. Robimy je z tego samego materiału co produkty – z karbonu. Formę roboczą pokrywamy włóknem węglowym, a następnie utwardzamy w specjalnym piecu, aż materiał przyjmie ostateczny kształt. Forma właściwa składa się zawsze z dwóch części - dolnej i górnej, pomiędzy którymi jest wolna przestrzeń. Ta przestrzeń wkrótce stanie się karbonowym splitterem.

Dlaczego forma z karbonu? Bo musi wytrzymać warunki panujące w autoklawie i zachować kształt przy wysokiej temperaturze i ciśnieniu. Forma, która odkształciłaby się choćby minimalnie, oznaczałaby części, które nie pasują. Dlatego na tym etapie nie ma miejsca na skróty – to inwestycja, która procentuje przy każdej kolejnej sztuce.

Pracujemy na prepregu, czyli tkaninie z włókna węglowego fabrycznie przesyconej żywicą. Dzięki temu proporcje włókna i żywicy są zawsze takie same, a gotowa część jest wytrzymała przy bardzo niskiej masie. Prepreg jest materiałem wymagającym – przechowujemy go w przemysłowych chłodziarkach, żeby żywica nie zaczęła reagować przed czasem.

Z rolki prepregu ploter wycina formatki, czyli kawałki tkaniny o dokładnie określonych kształtach. Wzór cięcia pochodzi prosto z modelu cyfrowego, więc każda formatka ma dokładnie taki rozmiar i kształt, jakiego potrzeba w danym miejscu formy. Maszyna tnie precyzyjnie i powtarzalnie, a to oznacza mniej odpadu i równą jakość każdej części.

Teraz zaczyna się etap, którego nie da się zautomatyzować. Wycięte formatki trzeba ręcznie ułożyć w formie, warstwa po warstwie. To praca wymagająca ogromnej precyzji i wyczucia. Od tego, jak formatki zostaną ułożone, zależy zarówno wytrzymałość części, jak i wygląd widocznego splotu. Krzywo położony kawałek tkaniny będzie widać na gotowym produkcie.

Wyklejanie odbywa się w specjalnie przygotowanych pomieszczeniach z osobnym obiegiem powietrza i filtrowaniem. Każdy pyłek, który dostałby się między warstwy, mógłby zostawić ślad na powierzchni. Dlatego dbamy o czystość tak samo jak o precyzję.

Gdy wszystkie warstwy są na swoim miejscu, formę trzeba przygotować do obróbki w autoklawie. Wyklejoną część przykrywamy folią wyposażoną w zawór ciśnieniowy, a do zaworów podłączamy przewody. Tak powstaje szczelny pakiet, z którego można odessać powietrze.

To etap, który z zewnątrz wygląda niepozornie, ale ma ogromne znaczenie. Szczelność folii decyduje o tym, czy podczas obróbki ciśnienie dociśnie warstwy równomiernie na całej powierzchni. Nawet niewielka nieszczelność mogłaby zepsuć efekt godzin pracy przy wyklejaniu.

Autoklaw to serce produkcji karbonu. To w nim prepreg zamienia się w twardą, wytrzymałą część. W środku panuje temperatura 120°C i ciśnienie 6 barów. Dla porównania: to ponad dwa razy więcej niż w oponie Twojego samochodu - i to przez wiele godzin.

W takich warunkach żywica rozpływa się po całej strukturze, warstwy łączą się w jedną całość, a z części ucieka powietrze, które mogłoby ją osłabić. W zależności od elementu obróbka trwa od kilku do kilkudziesięciu godzin. To właśnie ten etap odróżnia karbon z autoklawu od tańszych rozwiązań, w których cienką warstwę włókna nakłada się na plastik tylko dla wyglądu. U nas wzór na powierzchni to nie okleina. To konstrukcja.

Po zakończeniu obróbki pakiet wyjeżdża z autoklawu. Zdejmujemy folię i ostrożnie wyjmujemy część z formy. To zawsze wyjątkowy moment – pierwszy raz widać, jak wyszedł splot i czy wszystko poszło zgodnie z planem.

Forma wraca do obiegu, jest dokładnie czyszczona i odtłuszczana, i jest gotowa na kolejną część. Wyjęty element ma już swój ostateczny kształt i wytrzymałość, ale do gotowego produktu jeszcze mu daleko. Teraz do gry znów wchodzą niezastąpione ludzkie ręce.

Najpierw szlifowanie. Krawędzie trzeba wyrównać, a powierzchnię przygotować do kolejnych etapów. To praca ręczna, bo każda część ma swoje zakamarki i przejścia, do których maszyna nie dotrze z odpowiednim wyczuciem.

Potem przychodzi czas na polerowanie i lakierowanie. Lakier chroni karbon i wydobywa głębię splotu, a polerowanie nadaje powierzchni gładkość i połysk. Lakierowanie odbywa się w naszej profesjonalnej lakierni. Efekt końcowy to powierzchnia gładka jak lustro i splot, który wygląda jak zatopiony pod szkłem.

Gotowa część przechodzi kontrolę jakości. Sprawdzamy powierzchnię, krawędzie i splot, bo do klienta ma trafić wyłącznie produkt bez skaz. Potem element jest zabezpieczany na czas transportu, żeby dotarł w takim samym stanie, w jakim wyszedł z naszej hali.

Do kartonu trafia też zestaw montażowy dobrany do konkretnego produktu. Dopiero wtedy paczka jest gotowa do wysyłki – z Wojnicza do klientów na całym świecie.