Co mají společného sportovní vozy, kosmický a vojenský průmysl? Víc, než si myslíme

Uhlíkové vláknoKarbon, tedy uhlíkové vlákno, je materiál neodmyslitelně spjatý se závodními vozy. Je mimořádně odolný, má poměrně nízkou hmotnost, která se do sportovních aut dokonale hodí. Používá se v nich ve formě mnohovrstevné tkaniny pokryté syntetickou pryskyřicí.

Správný název tohoto vlákna je polymer vyztužený karbonovými vlákny, v angličtině známý jako Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP). V automobilovém průmyslu se karbon využívá především k výrobě součástí karoserií, mechanických dílů, jako jsou hnací hřídele, a najdeme ho i v interiérových prvcích. Je součástí sportovních modelů, grand tourerů, jako je Lexus LC, i automobilů kategorie McLaren Senna.

Jedním z nejslavnějších aut využívajících vyztužené uhlíkové vlákno je Lexus LFA, jehož karoserie byla ze 65 procent vyrobena z CFRP. Byl použit na hlavní rám kabiny, tunel hnacího hřídele, panely, podlahy, střechu, kryt motoru i zadní sloupky.

Nicméně i přesto, že má uhlíkové vlákno řadu výhod, pro svoji vysokou cenu se prakticky nepoužívá ve standardních vozech. Existují ovšem výjimky, například hybridní Toyota Prius Plug-in dostala víko kufru s prvky z karbonového vlákna. Podobný materiál posloužil při výrobě stěny vodíkové palivové nádrže Toyoty Mirai.

KevlarAramidové vlákno neboli kevlar se široce využívá ve zbrojním průmyslu. Vyrábí se z něj neprůstřelné vesty nebo přilby. Mimo to představuje další, mimořádně odolný materiál, který našel místo i v automobilovém průmyslu, včetně motoristického sportu. Bývá součástí karoserie, používá se při výrobě monopostů Formule 1 i vozů používaných při driftování.

Aramidové vlákno však najdeme i v cestovních vozech, dokonce i v těch populárních. Slouží k vyztužování klíčových prvků, jako jsou hadice chladiče, rozvodové řemeny nebo pneumatiky. Ve sportovních vozech, zejména závodních, našly kevlarové prvky uplatnění i při výrobě spojkových obložení.

Přírodní vláknaKarbonové vlákno i kevlar patří mezi syntetické materiály. Ve sportovních autech se ale používají i přírodní rostlinná vlákna, nejčastěji k výrobě součástí karoserie. Například nová Toyota GR Supra v závodní specifikaci GT4 dostala přední difuzor a zadní křídlo z kompozitních materiálů obsahujících vlákna lnu a konopí.

TitanObrovskou houževnatostí a nízkou hmotností se vyznačuje titan. Tento kov je odolný vůči působení vysokých teplot a korozi. V automobilovém průmyslu se používá například při výrobě ojnic - například v Lexusu LFA. Využití zmíněného kovu a řady dalších speciálních materiálů jeho konstruktérům umožnilo vytvořit motor V10 o hmotnosti nižší, než u typické V-šestky, který navíc dosahoval maximální rychlosti otáček za pouhých 0,6 s.

Titan najdeme i ve slavných osmiválcových motorech Lexusu, používá se k výrobě sacích ventilů. Nový Lexus RC F Track Edition, ale i sportovní modely BMW zase disponují výfukem z titanu. Do rally a závodních aut se montují pružiny tlumičů vyrobené z tohoto kovu, značka Bugatti vytvořila titanový brzdový třmen. A v roce 2016 dokonce vzniklo auto takřka celé vyrobené z tohoto materiálu – Vulcano Titanium.

KřemíkKřemík se ve spojení s uhlíkovým vláknem používá při výrobě karbon-keramických brzdových kotoučů. Za jejich přítomnost v moderních sportovních vozech vděčíme především modelu Ferrari Enzo, ačkoli prvním automobilem vybaveným tímto řešením bylo francouzské Venturi Atlantique 400 GT.

Karbon-keramické kotouče jsou odolnější vůči otěru, a tedy trvanlivější. Zároveň mnohem lépe zvládají vysoké teploty a jsou schopny zajistit účinné brzdění i při velmi vysoké zátěži. Současně se mohou pochlubit mnohem nižší hmotností než typické brzdové kotouče. Poměrně vysoké náklady na výrobu zvyšují jejich cenu, proto jimi obyčejná auta nedisponují. Mají je zejména extrémní sportovní vozy jako Nissan GT-R Nismo, Audi R8 nebo Lexus RC F Track Edition. Někdy se ale objeví i v cenově dostupnějších modelech, kupříkladu v Porsche 718 Cayman.

HořčíkMimořádně nízká hmotnost je zásadní výhodou hořčíku. Odolností se sice nevyrovná titanu, nicméně jeho slitiny jsou dostatečně pevné, a především natolik lehké, že našly uplatnění v leteckém, kosmickém a automobilovém průmyslu. Navíc se poměrně snadno obrábějí. Hořčík je další materiál oblíbený i u nejlepších sportovních aute. Mimořádně nízké hmotnosti motoru V10 v legendárním Lexusu LFA se podařilo docílit mimo jiné díky použití hořčíkové slitiny na víka hlav motoru.

HliníkVedle tak exotických a odolných materiálů, jako jsou kevlar nebo titan, neudělá hliník asi žádný velký dojem. V automobilovém průmyslu se však používá v podstatě od samého počátku a můžeme ho najít i v populárních vozech. Hliník je sám o sobě poměrně měkký, takže by se mohlo zdát, že tento kov není při výrobě sportovních aut žádoucí. Producenti rychlých vozů si jej ovšem velice váží, neboť ve spojení s dalšími látkami, jako jsou hořčík, křemík nebo měď, tvoří odolné a současně lehké slitiny.

Proto se z materiálu obsahujícího hliník často odlévají prvky motorů. Slavné motory V8 série LS produkované automobilkou General Motors mají bloky z litiny nebo právě z hliníku. Z tohoto lehkého materiálu jsou rovněž blok a hlava motoru V10 Lexusu LFA. A legendární motor 2JZ Toyoty sice disponuje litinovým blokem, shora jej ovšem uzavírá hliníková hlava.

2JZ najdeme mimo jiné i v Toyotě Supra předchozí generace, technický hliník se také dočkal použití při výrobě dalších částí tohoto vozu, mimo jiné střechy nebo olejové vany rychlostní skříně. Cílem bylo samozřejmě snížení hmotnosti. V nové GR Supře se Toyota rozhodla provést podobná opatření – z hliníku jsou vyrobeny části zavěšení, maska nebo dveře. Odpružení z podobného materiálu měl i legendární McLaren F1.