Bộ mâm carbon trên những mẫu siêu xe, xe thể thao, xe hiệu suất cao liệu có thực sự an toàn?
Bộ mâm chất liệu carbon không phải là món phụ kiện có công nghệ mới mẻ, những chiếc Honda đã từng thi đấu MotoGP đã từng sử dụng trong giải đua grand-prix năm 1984. Tuy nhiên, đối với ô tô bộ mâm carbon chỉ mới được trang bị thời gian gần 10 năm đây.
Các nhà sản xuất ô tô đã nhận ra rằng bộ mâm carbon ảnh hưởng trực tiếp với hiệu suất của xe. Tất cả đều nhờ vào công ty Carbon Revolution tại Úc. Họ đã sản xuất bộ mâm xe carbon cho dòng xe thể thao thương mại nhưng chỉ ở dạng tuỳ chọn gói độ. Tuy nhiên hợp đồng với Ford Shelby GT350R năm 2016 đã giúp Carbon Revolution sản xuất hàng loạt.
Carbon Revolution đang cung cấp hơn 80.000 bộ mâm cho các thương hiệu Chevrolet, Ferrari, Land Rover và Ford. Toàn bộ mâm đều đang lăn bánh trên đường.
Bên cạnh các thương hiệu kể trên, Carbon Revolution cũng cung cấp mâm carbon dành cho hãng siêu xe Koenigsegg nhưng số lượng sản xuất ít hơn. Trước đó, Porsche 911 Turbo thế hệ trước cũng đặt hàng bộ mâm carbon nhưng vài năm gần đây không còn hợp tác.
Lợi ích của bộ mâm carbon rất lớn, mâm carbon không chỉ nhẹ hơn các vật liệu khác mà còn chắc chắn hơn. Tiết kiệm trọng lượng là điều khiến các kỹ sư đau đầu khi cân nhắc các vật liệu, một số vật liệu tiết kiệm trọng lượng sẽ tác động nhiều hơn đến quá trình vận hành.
“Bài học vật lý cơ bản mà tôi muốn truyền đạt cho mọi người là bánh xe. Bởi đây là trọng lượng quan trọng thứ hai trong ô tô (điều quan trọng nhất là lốp xe)”. Tiến sĩ Ashley Denmead, người sáng lập và giám đốc công nghệ của Carbon Revolution.
Việc giảm trọng lượng của bánh xe sẽ giảm khối lượng làm việc của hệ thống treo, cải thiện chất lượng khi điều khiển xe. Khối lượng quay giảm sẽ kéo thêm quán tính giảm mang đến cải tiến nhỏ trong việc tăng tốc, vào cua và phanh.
Cách tiết kiệm cân nặng của xe đơn giản nhất vẫn là thay thế bộ mâm có trọng lượng nhẹ hơn. Đó là lý do nhiều chủ nhân chọn mâm hợp kim có giá thành đắt đỏ hơn bộ mâm thép, nhưng các ưu điểm từ việc giảm trọng lượng xứng đáng bỏ thêm một khoảng tiền.
Hiện tại các bộ mâm Carbon có giá bán đắt hơn so với bộ mâm nhôm, nhưng bộ mâm carbon hứa hẹn sẽ mang đến nhiều giá trị hơn, nhờ vào việc cứng và nhẹ hơn.
Để xác định trọng lượng bánh xe khá là khó, nhưng với thông tin từ Carbon Revolution, bộ mâm carbon của họ sản xuất để gắn trên C8 Corvette Z06 sẽ nhẹ hơn bộ mâm nhôm tiêu chuẩn 18,6 kg (41 pound)
Đối với đại đa số người dùng, mâm carbon có vẻ là phụ kiện kỳ lạ. Tuy nhiên, Carbon rõ ràng là nhẹ và cứng nên rất nhiều nhà sản xuất xe đua tin dùng vật liệu này cho khung gầm xe đua. Tuy nhiên, sắt vè thép không thể bị vỡ mà chỉ biến dạng, còn bộ mâm carbon có thể bị vỡ tan tành khi gặp sự cố.
Tiến sĩ Ashley Denmead tuyên bố rằng những lo ngại đó là vô căn cứ. “Bộ mâm carbon có những phần dày gần 2 inch, không dễ bị vỡ”.
Có những tiêu chuẩn rất cao về hiệu suất bánh xe do Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE) và chính các nhà sản xuất ô tô đặt ra. Một nghiên cứu thử nghiệm được thực hiện bởi Ferrari và Đại học Modena về bánh xe Carbon Revolution. Các tiêu chuẩn của SAE rất cao và Ferrari còn cao hơn nữa. Trong khi đó, các nhà sản xuất ô tô khác có các điểm chuẩn riêng. Theo giám đốc điều hành Carbon Revolution – Jake Dingle, bánh xe là một thành phần “quan trọng về an toàn” trên ô tô của họ.
Những bộ mâm carbon của Carbon Revolution đã trải qua nhiều bài kiểm tra và thử nghiệm cực kỳ khắt khe. Công ty đã làm việc với Ford và thực hiện các thử nghiệm trên các đường ổ gà ở Detroit để chứng minh tính ổn định và an toàn của bánh xe.
Các bánh xe carbon đã chịu những va đập mạnh mà chỉ bị hỏng nhẹ, vẫn giữ khả năng chịu tải. Những bài thử nghiệm cực đoan khi liên tục chạy xe qua ổ gà và chỉ dừng lại khi xì hết hơi.
“Tất cả các bài thử nghiệm đều để chứng minh vật liệu hoàn toàn mới áp dụng lên sản phẩm quan trọng về độ an toàn. Họ cố thử bằng mọi cách để đánh giá mâm carbon khi áp dụng vào thực tế sẽ như thế nào. Sau vài tháng cố gắng phá huỷ bộ mâm carbon, độ bền bỉ cũng thuyết phục họ”, Dingle chia sẻ.
Các bộ mâm GT350R cũng như tất cả các sản phẩm OEM tiếp theo của Carbon Revolution, được làm với tiêu chuẩn cao hơn. Bởi một số hãng còn cắt góc mâm carbon để mô phỏng hiện tượng nứt, vỡ và một bánh xe nổ lốp khi chạy thử nghiệm với tốc độ 289 km/h (180 mph). Tất cả các bộ mâm carbon sau khi bị va chạm mạnh cũng không hề hư hỏng như họ mong đợi.
Denmead đã ví von cần tây là vật liệu composite có cấu trúc dạng sợi và củ cà rốt là vật liệu nhôm. Nhôm khi gặp lực tác động đủ lớn sẽ bị biến dạng như củ cà rốt bị gãy, trong khi đó vật liệu composite sẽ tách lớp như cần tây và chúng vẫn có thể liên kết với nhau.
Trong bài kiểm tra đầy thử thách của Ferrari về bộ mâm carbon, mọi thứ không thành công. Denmead giải thích rằng bánh xe bị hỏng không bao giờ mất khả năng chịu tải.
Carbon Revolution cho biết rằng, họ có thể tạo ra các bánh xe với sức chịu đựng lớn hơn mà không cần gia tăng trọng lượng. Dingle và Denmead nói rằng đối với một bánh xe của Carbon Revolution đã tăng thêm 50% sức mạnh tác động chỉ với 10% tăng trọng lượng.
Đây là một lợi thế trong việc sản xuất sợi carbon. Bạn có thể tăng hoặc giảm lượng sợi carbon nếu cần thiết. Ở từng vị trí cụ thể, bạn có thể chủ động tăng cường độ dày hoặc mỏng khác nhau. Điều này không thể thực hiện đối với bộ mâm nhôm.
“Hạn chế lớn nhất khi sản xuất bộ mâm nhôm là bạn cần làm khuôn và đổ nhôm nóng chảy vào kịp lúc, trước khi chúng trở nên đông đặc toàn bộ“, Denmead nói. “Vì vậy, khó có thể tuỳ chỉnh độ dày và mỏng của từng vị trí“.
Hiện tại, Carbon Revolution chỉ cung cấp bánh xe cho những mẫu xe hiệu suất cao, nhưng Dingle nói rằng điều này sẽ sớm thay đổi. Công ty đang tìm kiếm cơ hội hợp tác với nhà sản xuất xe điện, bộ mâm nhẹ ký hơn là cách giảm cân hiệu quả đối với dòng xe này.
“Những chiếc Ferrari và Corvette trên thế giới luôn tồn tại và bạn có thể tưởng tượng rằng họ luôn muốn cải tiến thời gian mỗi vòng chạy 1,5 giây nhờ vào công nghệ mang lại“, Denmead nói.
“Nhưng khi chúng tôi nói chuyện với những khách hàng đang gặp vấn đề thực sự trong ngành công nghiệp ngày nay, thì trọng lượng là điều mà họ đau đầu, nhất là với hệ thống truyền động điện… Họ thực sự không có nhiều lựa chọn để giảm trọng lượng đáng kể và buộc phải chấp nhận điều này. Có vẻ như việc nâng cấp mâm carbon sẽ giúp họ giảm được 45 km“, Denmead nhận định.
Bên cạnh đó, bộ mâm carbon có thể hội tụ các tính năng khí động học độc đáo đối với xe điện, điều này chưa từng được các kỹ sư ô tô nghiên cứu.
Công ty đang tìm cách mở rộng sản xuất ở Úc và tương lai là Bắc Mỹ, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng với hàng nghìn bộ mâm mỗi năm.
Dingle nói: “Ngày nay chúng ta có nhiều điểm tương đồng với bánh xe vật liệu nhôm vào đầu những năm 1970″. “Một công nghệ mới có khả năng thực sự phá vỡ ngành công nghiệp ô tô.“
Tổng hợp
