ما هي ألياف الكربون المُقَوْلَبة، وما ميّزاتها فعلًا؟

نرى في بعض السيارات أجزاء بتفاصيل عشوائية سوداء ورمادية، لا تبدو مَطليّة ولا مُلصقة، كما أنها ليست مصنوعة من البلاستيك، فما هي؟

يُطلق على هذا النوع من المواد اسم Forged Carbon وترجمته الحرفية الكربون المطروق، لكن طريقه تصنيعه لا تعتمد الطرق فعلًا بل الضغط على قالب، لذا سنسمّيه “الكربون المقولب”. يُشار أيضًا إلى أن التقنية تحمل اسم المركبات المقولبة Forged Composite أيضًا، وهي تختلف عن ألياف الكربون التي نعرف استخداماتها في السيارات وأشياء أخرى.

تعود قصة الكربون المقولب إلى منتصف العقد الماضي، حيث حاولت لامبورغيني آنذاك إيجاد بديل عن ألياف الكربون لتقليل التكلفة وتسريع الإنتاج، كما تمثّل أحد أهداف لامبورغيني بإيجاد مادة مناسبة أيضًا لاستبدال أذرع التعليق السفلية المصنوعة من الألمنيوم. لكن كما نعرف، لا تستطيع شركات السيارات تطوير كل ما يلزمها بنفسها، فتعاونت الشركة الإيطالية مع جامعة واشنطن وشركة كالاوي جولف الأمريكية المتخصصة بصناعة مستلزمات رياضة الجولف.

اختارت لامبورغيني آنذاك المهندس الإيطالي باولو فيرابولي Paolo Feraboli ليترأس المشروع، علمًا بأن فيرابولي كان عمل في لامبورغيني على تطوير ألياف الكربون الخاصة بطراز مورثيلاغو وعلى مشاريع أخرى. فكانت النتيجة أن اخترع فيرابولي المركبات المقولبة ووصفها بأنها تطور لألياف الكربون المُدعمة بالبلاستيك CFRP.

وفقًا لـ فيرابولي، فالمُركّبات المقولبة ليست مادة مُحددة ولا تُنتج بطريقة واحدة، بل تقنية شاملة تجمع خصائص المواد وميّزاتها مع معرفة بالهندسة والتصميم، وإحدى النتائج تمثّلت بألياف الكربون المقولبة.

لا بُد لنا الآن من التفريق بين ألياف الكربون المقولبة وألياف الكربون التقليدية، سنختصر ذلك بالآتي:

ألياف الكربون المقولبة Forged Carbon: تُصنع من عجينة بلاستيكية ممزوجة بالصمغ / الراتنج، ويُضاف إليها قطع من ألياف الكربون بشكل عشوائي، ثم توضع هذه المادة في قالب خاص يُسخّن ويضغط المُحتوى للحصول على الشكل النهائي.

ألياف الكربون Carbon Fibers: ألياف دقيقة للغاية -بقُطرٍ يتراوح بين 0.005 و 0.010 ملم- مكونة بالغالب من ذرات الكربون. ترتبط هذه الذرات ببعضها في بلورات مجهرية موازية لمحور الألياف مما يجعل الألياف قوية جدًا مقارنة بحجمها. تُغزَلُ آلافٌ من ألياف الكربون معًا لتشكيل الخيط والذي يكوّن أصل النسيج، ثم تُرتّب قطع من النسيج باتجاهات مُختلفة وبعدة طبقات – غالبًا يدويًا – لتشكيل القطعة المطلوبة، ويُضاف إليها مادة لاصقة – إيبوكسي Epoxy لتُصبح متماسكة وصلبة.

بما سبق، لا يحتاج الكربون المقولب إلى وضع الطبقات بعناية ولا قصّها، ومع أنه يتوافق بالقوة والخفة مع ألياف الكربون إلا أنه يوفر الوقت والتكلفة. أضف إلى ذلك أن عملية التسخين والضغط تُتيح الخروج بأشكال هندسية ستكون معقدّة جدًا للتصنيع في حال استخدام ألياف الكربون التقليدية.

هذا وقد تعرّفت بشكل سريع على الكربون المقولب، يمكنك الاطلاع على الفرق بين ألياف الكربون والكيفلار والألياف الزجاجية

أدناه لمحة عن كيفية صنع بعض مكونات السيارات من ألياف الكربون التقليدية