A szénszál az acélnál erősebb és a súlyának töredéke, a szénszál egy zseniális találmány. Már évtizedek óta az. Junior Johnson már a 80-as években szabálykövető Nascar versenyautókat épített ebből az anyagból. De hiába volt ennyi idő új beszerzési és gyártási módszerekkel előállni, a szénszálak egyszerűen nem akarnak leállni a drágaságukkal. A legolcsóbb új karbonszálas autó, az Alfa Romeo 4C Stuart Little méretű, mégis annyiba kerül, mint egy Mercedes E-osztály. A karbon istenek igazi szekerei, a világ McLarenjei, Königseggjei és Lamborghini Aventadorjai pedig szigorúan hat számjegyű összegekbe kerülnek. Még mindig nem sikerült tömeggyártani az anyagot az alumínium árát megközelítő áron, az acélról nem is beszélve. Miért nem találta még ki senki, hogyan lehetne olcsóbbá tenni ezt a cuccot?

Ez a kérdés az, amiért itt vagyok az olaszországi Sant’Agata Bolognese-ban, a Lamborghini szénszálas üzemében, és fáradságosan kipréselem a légbuborékokat egy szénszálas szövésű lapból. Meg akarom kérdezni a (fekete) laborköpenyes srácokat, akik ezt az anyagot készítik: Miért nem gurulunk karbon-monocoque Hyundai-okban?

Carbon vs. acél

2017-ben a legtöbb autó magját alkotó fém alkatrészek elkészítéséhez a szuperforró folyékony alumíniumot vagy acélt vagy magnéziumot öntjük egy formába, és kiöntjük. Formára zúzhatod, CNC géppel faraghatod, darabokat hegeszthetsz össze. Vannak lehetőségeid, és ezek mindegyike meglehetősen gyors és megfizethető. Ha szénszálból akarsz alkatrészt készíteni … nos, először is elő kell venned a nyersanyagot a fagyasztóból.

A szénszálak fényes szövésű, gyantával töltött (úgynevezett pre-preg) és ragasztóval alátámasztott tekercseit nulla Fahrenheit fokon tárolják. Ha ennél melegebb van, a gyanta megkeményedik. Ez a hőmérséklet-érzékenység azt is jelenti, hogy az anyagot nem lehet CNC-lézerrel formára vágni – hogy hűvös és formálható maradjon, pengét kell használni, ami idővel elhasználódik. Még akkor is ketyeg az óra. Attól kezdve, hogy a műanyag szénszálak első szövedékét levágták, körülbelül egy nap áll rendelkezésre a formázásra.

Ezért sietsz a műanyag spatulával, és belekényszeríted a fekete és ezüst lapokat egy formába, ami csak körülbelül 300 használatra lesz jó, mielőtt deformálódik és kidobják. Piera, a nő, akit azzal bíztak meg, hogy mindezt elmagyarázza nekem, úgy tűnik, zavarba jön a lassú tempómtól. Előkap egy hajszárítót, és felmelegíti az anyagot, hogy hajlékonyabbá tegye. De persze nem akarunk túl sok meleget, nehogy az elő-preg idő előtt rossz formára meszesedjen.

Futurisztikus, de kézzel készített

Úgy egy évtizeddel ezelőtt ellátogattam a Lamborghini egyik másik üzemébe. Néztem, ahogy egy nő szeretettel varrja az üléseket egy Murciélagón, olyan módszeres kézművességet gyakorolva, ami egy tömegautóhoz túl fáradságos, túl kevéssé hatékony lenne. Most itt vagyok újra, és tanúja vagyok a kézműves művészet hasonló fokának, amelyet egy olyan anyag létrehozásába fektettek, amelyet sokkal futurisztikusabbnak gondolunk. Úgy értem, az ember elvárná, hogy a Lamborghini bőrét kézzel varrják. De azok az aeroszférikusnak tűnő szárnyak és spaták, a nagy szénszálas kád az Aventador szívében? Mindez úgy néz ki, mintha egy elfogott földönkívüli leszállóegységből lett volna visszafejlesztve, nem pedig egy Piera nevű olasz nő kézzel készítette volna. Pedig még mindig ez a leggazdaságosabb módja a szénszálak előállításának. Legalábbis kis léptékben.

“Ha tíz alkatrészt kell elkészítenem, még mindig a kézi készítés a legjobb módszer” – mondja Luciano De Oto, a Lamborghini fejlett kompozit kutatási központjának vezetője. “2000 alkatrész felett növelnem kell az automatizálást, és aprított szálakat kell használnom”. Ez lenne a “kovácsolt” szénszál, de erre még rátérünk. Először is, vákuumzacskózni kell az alkatrészemet.

Azért, hogy a szénszál első rétege illeszkedjen a szerszámhoz, műanyagba zárom a lapot, és kiszívom a rétegek közötti légzsákokat. Ezután ezt lefedem egy nehezebb ruhával, mielőtt az egészet egy másik vastagabb műanyag vákuumzacskóba teszem, olyasmibe, amilyet a paplanod zsugorítására használsz a nyári tároláshoz. A beszorult levegő eltávolítása után még négy réteget állítunk be, majd az utolsó réteg után még egy vákuumos rutin. Ez fárasztó. Az olyan cégek, mint a BMW, robotizált gyártósorokat építenek, hogy ezt gyorsabban elvégezzék, mint az emberek. De még így is lassú.

Az időigényesség mellett a szénszálas gyártási folyamat energiafaló is. A tároló fagyasztók és az alkalmi hajszárítós fújás jelentéktelenek az autoklávhoz, a kész alkatrészek kikeményítéséhez használt nyomás alatt álló kemencéhez képest. Az én konkrét, kézzel rakott jószágom hat órán át sül a sütőben közel 400 fokon, miközben a normál légköri nyomás hatszorosa alatt van. A Lamborghininek legalább van egy 1,2 megawattos fotoelektromos napelemtáblája a gyár tetején.

Egy tömeggyártási megoldás

Amíg az alkatrészem meggyógyul, átmegyek arra a területre, ahol a Lamborghini kovácsolt alkatrészeket készít. A korábban általam használt szépen szőtt pre-preg helyett a gépek itt egy durva szénszálat használnak, amit chopped mat néven ismertek. Ebből az anyagból egy négyzetet alapformákba préselnek egy öntőforma fölött, majd a nyolcdugattyús kovácsműhelybe viszik, amely 300 fokos hőt és 2900 psi nyomást alkalmaz. A pre-preggel ellentétben a chopped mat egzotikus formákba – csavarhorgonyok, vékony bordák – préselhető, ami nem lehetséges, ha kézzel tekercseljük a szövetet. A folyamat nagyrészt automatizált, és 20 perc múlva már meg is kapjuk ugyanazt az alkatrészt, amelynek még körülbelül öt órára van szüksége az autoklávban.

A kovácsolt termék nem olyan könnyű vagy erős, mint a kézzel fektetett anyag, de ha a szénszál valaha is mainstream lesz, ez tűnik a megoldásnak. “A gyémántnak magasabb az ára, mint az aranynak” – mondja De Oto. “A kézzel fektetett szénszál nem fogja elérni az alumínium árát, de a következő tíz évben a vágott szőnyeg talán elérheti.” Még ha az autók csak a vágott szőnyegű szénszálat kapják is, mint a BMW i3 esetében, az akkor is hatalmas előrelépés az alumíniumhoz képest. Könnyebb, több a fogyasztás, és a biztonság sem csökken.

De a kifinomult, kézzel lerakott anyag, a fagyasztókkal és autoklávokkal, vákuumzsákokkal és facsarókkal és törékeny formákkal? Az mindig is egzotikus anyag lesz egzotikus autókhoz. A Lamborghininek három hétre van szüksége egy-egy Aventador karosszéria legyártásához. Ez a tempó az ohiói Accord gyárban sosem fog menni.

17:00-ra a gyár kiürül, és én is csatlakozom a kapun átáramló fekete laborköpenyes munkásokhoz. Soha nem látom azt az alkatrészt, amit én készítettem. Még mindig az autoklávban van, és nincs időm várni.

Szénszálas tények

Thomas Edison szénszálat készített bambuszból és pamutból, és izzószálként használta az izzókban.

A Boeing a kapunál kevesebb mint egy óra alatt képes kijavítani a 787-es szénszálas kompozitok kisebb sérüléseit.

A szénszálak mintegy 70 százalékát Japánban állítják elő.

A legostobább dolog, ami szénszálból készült: a szénszálas fedora.

A Repülő Doktorok

Ha egy Aventador összetörik, a Lamborghini kiküldi a Repülő Doktorokat, a szénszálas alkatrészek javítására kiképzett technikusokat. A csapat hat túlméretes gőzölős bőröndöt tart ultrahangos berendezéssel és hordozható gyógyító gépekkel, stratégiailag elhelyezve szerte a világon. Miért ne adhatnák fel a poggyászukkal együtt? “A vámosok nem szeretnek vegyszerekkel foglalkozni” – mondja Casper Steenbergen, a szénszálas anyagok javításának vezetője. Emellett nincs szükség további késésekre. “Egy Kínában lévő autóhoz egy egész lengőlemez-részhez kellett új szerelvényeket készítenünk” – mondja. “Ez a javítás két hétig tartott.” A technikusok kivágják a sérült részt, és rétegről rétegre újjáépítik, amíg a szénszál az eredeti specifikációnak megfelelő minősítést nem kap. Valójában a Lamborghini írta a szabványt, az ISO 17065-öt, ami azt jelenti, hogy a Ferrarinak a Lamborghini szabályai szerint kell tanúsítania egy törött Enzo javítását. És igen, úgy tűnik, hogy a Repülő dokiknak ez nagyon tetszik.

Ez a történet a Popular Mechanics 2017. márciusi számában jelent meg.

oldalon.