Forged carbon (C-SMC, C-BMC)

Forged carbon to kompozyt z ciętych wiązek włókna węglowego w żywicy, formowany na gorąco w stalowej formie pod dużym ciśnieniem. Półprodukt ma postać arkuszy (C-SMC, carbon sheet moulding compound) albo masy (C-BMC, carbon bulk moulding compound). Prasujemy go w objętości zamkniętej i pod próżnią – bez pustek powietrznych w detalu i bez wypływki do obcinania. Projektujemy detale, formy i proces, a potem produkujemy serię.

Zapytaj o detal

Porównaj technologie

Parametry w skrócie

Typowa seria	od kilkuset do ponad 100 000 szt./rok
Czas formowania	2–30 min na cykl
Długość włókien	typowo 12–50 mm
Ciśnienie prasowania	rzędu kilkudziesięciu do ponad 100 bar
Temperatura formy	zwykle 130–160 °C
Formowanie	objętość zamknięta, próżnia w gnieździe – bez wypływki
Prasy w zakładzie	hydrauliczne 160 t i 40 t
Odpad (wydrążone detale CD)	ok. 0,5% masy detalu
Płyty	1–30 mm w standardzie, 500×500 mm

500–100 000+ szt./rok

Wartości typowe, orientacyjne – zależą od geometrii, materiału i wymagań.

Co u nas zamówisz

Węzły, mufy, wsporniki i łączniki 3D z żebrami, otworami i insertami
Detale wydrążone – lżejsze niż pełne, bez klejenia połówek (patent pending)
Zamienniki frezowanych detali aluminiowych
Płyty 1–30 mm (500×500 mm) z forged carbon, węgla, aramidu, szkła i ich kombinacji

Zapytaj o detal

Materiały	C-SMC i C-BMC z włóknem węglowym na żywicy epoksydowej
Typowe serie	od kilkuset do ponad 100 000 szt./rok; prototypy – obróbka z płyty
U nas	prasy hydrauliczne 160 t i 40 t, frezarka CNC 5-osiowa, lakiernia
Do wyceny prześlij	model 3D lub rysunek – albo opis i szkic, wymagania i roczną ilość
Przykład	Wydrążone detale z forged carbon

Schemat prasowania forged carbon w objętości zamkniętej: stempel pracuje wewnątrz ścian matrycy, insert kształtuje wnętrze detalu, a do gniazda formy podłączona jest próżnia — Rys. 1. Forged carbon (C-SMC, C-BMC) – schemat procesu (rysunek poglądowy).

Prasowanie w objętości zamkniętej, pod próżnią

Detale z forged carbon prasujemy w formie zamkniętej. Gniazdo jest szczelne, a próżnię podłączamy, zanim materiał zacznie płynąć, i utrzymujemy ją przez całe prasowanie. Powietrze uchodzi z wsadu, więc w detalu nie zostają pęcherze powietrza. Jakość laminatu możemy potwierdzić zgładem pod mikroskopem.

Materiał wypełnia tylko gniazdo i nie ma dokąd wypłynąć, dlatego nie powstaje wypływka. Nie ma też stref, które trzeba potem obciąć, a do których uciekałoby włókno. To mniej obróbki po prasowaniu i wyższa jakość detalu – także na krawędziach.

	Prasowanie z wypływką	Carbon Design: objętość zamknięta i próżnia
Gniazdo formy	nadmiar materiału wypływa na krawędziach	zamknięte – materiał wypełnia tylko gniazdo
Powietrze we wsadzie	uchodzi częściowo, ryzyko pęcherzy	usuwane próżnią przed prasowaniem i w jego trakcie
Włókno na krawędziach	część włókien ucieka do wypływki	zostaje w detalu
Obróbka po prasowaniu	obcinanie wypływki i wyrównanie krawędzi	bez obcinania wypływki

Porównanie zasad. Szczegółów konstrukcji formy, insertów i uszczelnienia nie publikujemy – to technologia opracowana przez Carbon Design; omawiamy je z klientami po podpisaniu NDA.

Co wyróżnia nasz forged carbon

Opracowaliśmy – jako pierwsi na świecie – seryjną metodę wytwarzania wydrążonych, wysokowytrzymałych detali z forged carbon, w której włókna nie są ścinane ani skracane, co utrzymuje wytrzymałość detalu. Metoda jest zgłoszona do ochrony patentowej. Detal powstaje w jednym procesie, bez sklejania połówek, a odpad materiału to około 0,5% masy gotowej części.

Produkujemy też płyty kompozytowe o wymiarach 500×500 mm: z forged carbon, a także węglowe, aramidowe, szklane i dowolne ich kombinacje. W standardzie mają grubość od 1 do 30 mm, a technicznie możemy wykonać płyty grubsze niż 100 mm. Płyty służą do obróbki CNC i jako półprodukt na elementy wyposażenia, detale techniczne i wykończenia premium – od motoryzacji i motorsportu po jachty i design wnętrz.

Płyty z forged carbon z produkcji Carbon Design.

Kiedy wybrać

Detal ma złożony kształt 3D: żebra, otwory, inserty, zmienną grubość ścianki
Zastępujesz frezowane aluminium i chcesz zmniejszyć masę oraz koszt obróbki
Seria liczona w setkach lub tysiącach sztuk rocznie uzasadnia stalową formę
Wygląd ma znaczenie – marmurkowa struktura bez lakieru albo pod lakier
Potrzebujesz detalu wydrążonego, lżejszego niż pełny, bez klejenia połówek

Kiedy lepiej inna technologia

Wymagana jest maksymalna sztywność w jednym kierunku – lepszy będzie prepreg UD (autoklaw lub PCM)
Detal to duży, cienki panel powyżej około metra – rozważ RTM light (LRTM) lub infuzję
Potrzebujesz 1–5 prototypów – szybciej i taniej wyjdzie obróbka z płyty lub prepreg na formie kompozytowej

Jak powstaje detal z forged carbon

Ten sam schemat stosujemy przy detalach pełnych i wydrążonych; różni się insert i sposób przygotowania wsadu.

Projekt detalu pod prasowanie: kąty wyjścia, promienie, grubości, miejsca na inserty.
Analiza MES z uwzględnieniem quasi-izotropowych właściwości materiału ciętego.
Symulacja prasowania w Moldex3D z modułem Fiber: wypełnienie formy, orientacja włókien i odkształcenia – projektowanie i symulacje.
Projekt stalowej formy z kontrolą temperatury w NX Mold Wizard i nadzór jej wykonania w narzędziowni.
Przygotowanie wsadu: dobór masy i ułożenia arkuszy C-SMC lub masy C-BMC w formie.
Zamknięcie formy i podłączenie próżni – powietrze usuwamy z gniazda, zanim materiał zacznie płynąć.
Prasowanie na gorąco w objętości zamkniętej i utwardzenie – od kilku do kilkudziesięciu minut na cykl; próżnię utrzymujemy do końca prasowania.
Wykończenie bez obcinania wypływki, montaż insertów i lakierowanie, a następnie kontrola wymiarów i laminatu.

Właściwości i porównanie

Cięte włókno układa się w formie we wszystkich kierunkach, więc forged carbon zachowuje się w płaszczyźnie podobnie we wszystkich kierunkach (quasi-izotropowo). Jest sztywniejszy i wytrzymalszy od kompozytów SMC z włóknem szklanym, ale ustępuje laminatom z ciągłego włókna w kierunku włókien.

Cecha	Forged carbon (C-SMC)	Prepreg z tkaniny (autoklaw)
Swoboda kształtu	bardzo duża: żebra, występy, inserty	ograniczona do kształtów z warstw
Czas cyklu	minuty	godziny
Kierunkowość właściwości	quasi-izotropowe w płaszczyźnie	projektowane kierunkowo, najwyższe w osi włókien
Opłacalna seria	setki–dziesiątki tysięcy szt./rok	pojedyncze–tysiące szt./rok
Koszt formy	wysoki (stal, grzanie)	niski–średni (kompozyt, aluminium)
Wygląd	marmurkowa struktura ciętych włókien	klasyczny splot tkaniny

Porównanie orientacyjne. Dobór zawsze weryfikujemy obliczeniami MES dla konkretnego detalu.

Przykładowe dane katalogowe materiału C-SMC na żywicy epoksydowej z 55–60% wag. włókna: wytrzymałość na zginanie ok. 460–540 MPa, moduł sprężystości przy rozciąganiu ok. 43–50 GPa, gęstość ok. 1,44–1,51 g/cm³ (karta IDI Ultrium U550/U660). Wartości dla konkretnego materiału i detalu potwierdzamy badaniami.

Pytania i odpowiedzi

Czym forged carbon różni się od zwykłego karbonu?

Zwykły karbon to warstwy tkaniny lub taśm z ciągłego włókna układane w formie. Forged carbon powstaje z ciętych wiązek włókna prasowanych w formie, dzięki czemu wypełnia złożone kształty 3D i ma marmurkowy wygląd. Ceną jest niższa sztywność w porównaniu z laminatem ułożonym w kierunku obciążenia.

Czy forged carbon jest wytrzymały?

Tak – przy odpowiednim projekcie detalu forged carbon zastępuje frezowane aluminium przy wyraźnie niższej masie. Wytrzymałość zależy od długości włókien, żywicy, udziału włókna i sposobu płynięcia materiału w formie, dlatego każdy detal sprawdzamy obliczeniami MES i badaniami.

Czym wyróżnia się wasze prasowanie forged carbon?

Prasujemy w objętości zamkniętej i pod próżnią. Próżnię podłączamy przed formowaniem i utrzymujemy w jego trakcie, więc w detalu nie zostają pęcherze powietrza – możemy to potwierdzić zgładem pod mikroskopem. Materiał nie wypływa poza gniazdo, dlatego nie ma wypływki ani stref do obcinania – to mniej obróbki i wyższa jakość. Szczegółów rozwiązania nie publikujemy, bo to technologia opracowana przez Carbon Design.

Czy można wykonać wydrążony detal z forged carbon?

Tak. To nasza specjalność: opracowaliśmy seryjną metodę wytwarzania wydrążonych detali, w której włókna nie są ścinane ani skracane, zgłoszoną do ochrony patentowej. Odpad materiału wynosi około 0,5% masy detalu.

Jakie płyty kompozytowe produkujecie?

Płyty 500×500 mm z forged carbon, a także węglowe, aramidowe, szklane i dowolne ich kombinacje. W standardzie mają grubość od 1 do 30 mm; technicznie możemy wykonać płyty grubsze niż 100 mm. Wykonujemy też elementy na wymiar pod konkretny projekt.

Od jakiej ilości opłaca się forged carbon?

Stalowa forma z grzaniem jest droższa niż forma do laminowania, więc forged carbon opłaca się zwykle od kilkuset sztuk rocznie. Przy prototypach proponujemy obróbkę z płyty albo inny proces do czasu uruchomienia serii.

Inne technologie

Pojęcia w słowniku

Źródła danych zewnętrznych: IDI Composites – Ultrium U550/U660; Quantum Composites – AMC 8590; Wikipedia – CFSMC.