คาร์บอนไฟเบอร์ พร้อมเป็นวัสดุมาตรฐาน สำหรับยานยนต์ในอนาคต

           คาร์บอนไฟเบอร์ ถูกนำมาประยุกต์ใช้งานในรถ เริ่มต้นกับโครงสร้างตัวถังของรถแข่ง ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่ และมีน้ำหนักมากที่สุด ตัวถังคาร์บอนไฟเบอร์ในวงการ Motorsport อยู่ในขั้นตอนวิจัยและพัฒนาอย่างลับๆ ของทีมแข่ง ‘รถสูตร 1’ ระดับชั้นนำ มานานกว่า 10 ปี ได้แก่ BMW Sauber, McLaren, Scuderia Ferrari ฯลฯ กว่าจะผ่านมาตรฐานความปลอดภัยอันเข้มข้นของ FIA จนกระทั่งมีการนำมาใช้อย่างจริงจัง และกลายเป็นเทคโนโลยีที่ทีมแข่ง ‘รถสูตร 1’ ทุกทีมต้องมี เพราะน้ำหนักที่ลดลง จะสร้างความได้เปรียบในทุกรายละเอียดของการแข่งขัน

          เพราะน้ำหนักเป็นตัวแปรหลัก ในการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงและสร้างมลพิษของเครื่องยนต์ จึงเป็นเป้าหมายแรกที่วิศวกรมุ่งมั่นแก้ปัญหา มาลงเอยที่การใช้วัสดุรูปแบบใหม่ ซึ่งให้ความแข็งแรงเทียบเท่าเหล็กแต่เบาขึ้น จากเหล็กถูกพัฒนามาเป็นโครงสร้างอะลูมิเนียม และกำลังยกระดับต่อไปยังวัสดุที่ถูกใช้ในรถแข่ง อย่างคาร์บอนไฟเบอร์ นั่นเอง

           จากโครงสร้างคาร์บอนไฟเบอร์ในรถแข่ง ได้รับการผ่อนถ่ายเทคโนโลยีมายังรถถนน เริ่มใช้งานก่อนกับรถกลุ่มซูเปอร์คาร์ ที่ต้นสังกัดจัดเต็มได้เรื่องราคาค่าตัว ได้แก่ Bugatti Veyron ต่อเนื่องมาจนถึง Chiron, Lambo Aventador, McLaren รุ่น 570 650 675 ไล่ไปจนถึง P1 และ Porsche 918 Spyder ทั้งหมดรับ know-how มาจาก Motorsport โดยตรง รถกลุ่มนี้ลดน้ำหนัก เพื่อหวังผลด้านสมรรถนะมากกว่าประเด็นด้านความประหยัด

          เมื่อมีการผลิตโครงสร้างคาร์บอนไฟเบอร์ในรูปแบบ Mass Production จึงลดขั้นตอน (เวลา) และต้นทุนในการผลิตลง โครงสร้างคาร์บอนไฟเบอร์จึงถูกส่งต่อมายังรถพลังงานทางเลือก อาทิ BMW i3, BMW i8 และ Volkswagen XL1 ท้ายสุดในอนาคตอันใกล้นี้ คาร์บอนไฟเบอร์จะกลายมาเป็นวัสดุพื้นฐานในรถยนต์ทั่วไป

           โครงสร้าง Passenger Cell หรือส่วนของห้องโดยสารของ BMW i3 ถูกจัดเต็มด้วยวัสดุ ‘CFRP’ ซึ่งย่อมาจาก ‘Carbon Fibre-Reinforced Plastic’ หรือ คาร์บอนไฟเบอร์ โดยโครงสร้าง ‘CFRP’ ยังคงคุณสมบัติในการรับแรง และกระจายแรงไม่แตกต่างกับโครงสร้างเหล็ก และโครงสร้างอะลูมิเนียมในรถ BMW ทุกโมเดล จากขั้นตอนการลดน้ำหนักทั้งหมด ส่งผลให้ i3 มีน้ำหนักอยู่ระหว่าง 1,270-1,390 กิโลกรัม แตกต่างกันตามรุ่น ซึ่งน้ำหนักส่วนใหญ่ของรถทั้งคัน จะเกิดจาก น้ำหนักชุดแบตเตอรี่ของระบบไฟฟ้านั่นเอง

          สำหรับ ‘XL1’ เป็นรถประหยัดพลังงาน มลพิษต่ำจาก Volkswagen ตัวถังมีขนาด 2 ที่นั่ง น้ำหนักตัวรถทั้งคันเพียง 795 กิโลกรัม จากการใช้อะลูมิเนียม ร่วมกับวัสดุ ‘CFRP’ ที่ทางฝั่ง Volkswagen ใช้ชื่อเต็มว่า ‘Carbon Fibre-Reinforced Polymer’ โดยวัสดุ ‘CFRP’ จะถูกขึ้นรูปเป็นโครงสร้างโมโนค็อกรอบห้องโดยสาร, โครงของบานประตูขนาดใหญ่ที่ถูกออกแบบให้เปิดในรูปสไตล์ปีกนก (Wing doors), ห้องเก็บสัมภาระขนาด 120 ลิตรที่ท้ายรถ, โครงของเบาะนั่งทั้ง 2 ตำแหน่ง, ฝากระโปรงหน้า, กันชนหน้า และจานเบรกคู่หน้า

          วัสดุ ‘CFRP’ หรือ คาร์บอนไฟเบอร์ ถูกใช้กับซูเปอร์คาร์ ไล่เรียงมาจนถึงรถพลังงานทางเลือกกลุ่มบน โดยเปอร์เซ็นต์การใช้คาร์บอนไฟเบอร์จะแปรผันตรงกับมูลค่าตัวรถ และล่าสุดมีใช้งานในรถสปอร์ต หลายชิ้นส่วนถูกอัพเกรดมาใช้คาร์บอนไฟเบอร์ อาทิ พื้นผิวหลังคาเพื่อช่วยลดแรงหนีศูนย์ของรถทั้งคัน ขณะรถเข้าโค้ง ไล่เรียงไปจนถึง ‘เพลากลางคาร์บอนไฟเบอร์’ ซึ่งน้ำหนักที่ลดลง จะช่วยเพิ่มระดับการตอบสนองที่ฉับไวยิ่งขึ้น

ภาพ : BMW Group, Volkswagen AG, Automobili Lamborghini S.p.A., McLaren Automotive Limited.
เรียบเรียง : Pitak Boon