Полимери: ефективен план за отслабване

Автомобилният сектор, област, която е толкова повтаряща се, колкото и завладяваща, е постоянно под фокуса на специализираната преса, както и на публикации по икономика и технологии. Още повече, ако е възможно, в този период на безпрецедентно затваряне, който преживяваме по целия свят, в който продажбата на превозни средства е спаднала до изключително ниски нива. Дали непрекъснатостта на подобни развития е застрашена поради настоящия конкретен икономически климат? Ще означава ли коронавирусът края на промяната на парадигмата, която в момента се извършва в областта на производството на превозни средства? Би било жалко, защото секторът преживява истинска революция. Само за едно десетилетие производителите коренно промениха визията си за автомобила на бъдещето.

пластмасите

Дълго време производителите се фокусираха върху постигането на все по-мощни двигатели. По-късно, с настъпването на петролната криза през 70-те години, се търси намаляване на разхода на гориво. Електронните приложения, широко използвани по това време за оптимизиране на двигателите, позволиха значително подобрение на икономията на гориво. Когато границата на това, което технологията може да предложи, беше достигната, автомобилната индустрия реши да постави автомобилите на диета, за да ги направи по-малко „алчни“.

Полимерите се превърнаха в безспорен материал за интериора на автомобилите през 80-те години. Лекотата, с която могат да бъдат формовани и оцветени, сбъдна най-смелите мечти.

След това започнаха да разглеждат използваните материали, особено полимерите, много по-леки от металите, които първоначално са били използвани за направата на интериора на автомобила. Вложените усилия скоро се оправдаха и усещаното качество на бордовите пластмаси се превърна в истински актив. Твърдите пластмаси водят до подплатени, меки, текстурирани или гладки пластмаси.

Оттогава производителите и производителите на материали непрекъснато предлагат нови полимери, за да продължат да подобряват продуктите, някои от които сега са незаменими.

Но това, което беше възможно отвътре, не винаги беше възможно отвън. През 80-те години всички марки без изключение инсталираха пластмасови брони. Десетилетие по-късно френският производител Renault замени метала с полиамид в калниците на първите поколения на своя модел Clio. През това десетилетие производителите започнаха да вземат под внимание отпечатъка на околната среда на своите модели, използвайки рециклирана пластмаса. Започна плахо с части, които често се намираха в скрити или незабележими места, като картери, компоненти за защита на двигателя или дори плочи на праговете на вратите. Peugeot, друг френски производител на автомобили, започна през 2010 г. да оборудва своя 208 с първата броня, направена от рециклиран полимер.

Днес всички производители споделят една и съща цел: да подобрят драстично своя отпечатък върху околната среда. Не става въпрос просто за намаляване на емисиите на CO2, тъй като двигателите с вътрешно горене отделят други видове частици като азотни оксиди. Поради тази причина марките постепенно модифицират своите модели, за да използват електрическа енергия, като същевременно продължават да намаляват теглото си.

Навлизането на рециклирана пластмаса в автомобилния свят се случи през 90-те години и започна тихо. 20 години по-късно PSA е първият производител, който включва рециклирани полимери в един от своите модели брони.

Превозни средства на бъдещето: полимерите отговарят на задачата

Преобразуването на превозни средства за използване на електрическа енергия е една от основните грижи на производителите, особено тези, които се намират в Европа. Понастоящем те подлежат на много високи санкции, ако флотът, който се продава годишно, надвишава средния праг от 95 g CO2/km * (към 1 януари 2020 г. еталонът е 130 g). В момента електрическите и хибридните превозни средства представляват приблизително 6% от общите продажби в Европа и тази цифра продължава да се увеличава през последните три години. Все още има препятствия за преодоляване. Шофьорите продължават да съжаляват, че не са могли да използват автомобила си за дълги пътувания. И с право, тъй като въпреки че мрежата от зарядни станции продължава да расте непрекъснато, тя все още е доста малка. На всичкото отгоре зареждането на кола с електричество не е като зареждането с гориво. Зареждането на автомобил изисква минимум 30 минути.

Поради тази причина производителите имат приоритет да увеличат автономността на своите електрически модели и да посветят всичките си усилия на това. Батериите са много тежки и заемат много място, което прави невъзможно да имате повече от една батерия на борда. Историята се повтаря и производителите отново се фокусират върху материалите, които използват, за да направят автомобилите си все по-леки. Критерият, който беше приложен за гориво, е приложим и за електричество: колкото по-лек е автомобилът, толкова по-малко той консумира и по-малко енергия му е необходима за движение. Това е двойна цел, която предполага намаляване на замърсяването на превозните средства и подобряване на тяхната автономност.

Производителите отдавна знаят как да преобразуват превозно средство с двигател с вътрешно горене в електрическо превозно средство, въпреки че доскоро просто премахнаха двигателя с вътрешно горене и го замениха с електрически. Някога батериите се инсталираха в багажника. Имайки ограничена автономия, тези превозни средства бяха предназначени да циркулират в града и бяха закупени главно от публичните власти. Те бяха превозни средства, които едва постигаха екологичните цели и не успяха да убедят милионите шофьори да извършат прехода.

* Регламент (ЕС) № 333/2014 на Европейския парламент и на Съвета от 11 март 2014 г., който изменя Регламент (ЕО) № 443/2009, за да определи условията за постигане на целта за намаляване на CO2 на 2020 г. емисии от нови леки автомобили.

В резултат на това автомобилните производители са променили своя подход и в момента проектират превозни средства, които наистина са оптимизирани да побират електрически мотор и необходимия капацитет на батерията. За по-малко от 10 години обхватът на електрическите превозни средства се увеличи значително.

Намаляването на теглото остава една от ключовите точки в развитието на електрическите превозни средства. Целта вече не е да ги направим по-икономични и по-малко замърсяващи, а по-автономни.

Полимерната верига

Автомобилните части на тялото все повече се изработват от полипропилен; лещи от поликарбонатни фарове поради тяхната лекота и здравина; ABS, полиуретани и полиетилени са инсталирани удобно в купето; а под капака се използва полиамид поради неговата устойчивост на високи температури. Въпреки че полимерите са широко използвани днес, производителите имат за цел през следващите десетилетия да намалят наполовина теглото на своите превозни средства.

Въпросът е. Как можете да продължите да намалявате теглото на превозно средство на практика? Няма прост отговор на този въпрос, въпреки че идеята за конструкция на тялото или седалката от полимерна смола и въглеродни влакна е примамлива. Разходите обаче остават пречка. Засега само производителите на „премиум“ са поели по този път. BMW например е проектирал корпус от тези материали за своите електрически модели i3 и i8. За да постигне това и в същото време да стартира задоволителен индустриален процес, производителят трябваше да проектира революционен робот, способен да залепва тези части автоматично.

В областта на намаляването на теглото напредъкът се постига стъпка по стъпка или чрез изпълнение, както биха казали експертите в индустриалните процеси. В по-голямата си част участващите пластмаси остават същите. По-новите полимери като PEEK несъмнено показват обещание поради тяхната устойчивост на висока температура и изключителна твърдост, но те все още се считат за твърде скъпи.

Полимерите от своя страна продължават да се развиват и благодарение на новите си свойства те правят място в дизайна на двигателите.

Въпреки това инженерите изучават допълнително всяка от металните части, за да видят дали те могат да бъдат заменени с полимери и това се очаква да доведе до по-нататъшен напредък. През 2017 г. например производителят на аксесоари Hutchinson беше отличен с наградата за иновации на Обществото на инженерите от пластмаси за успеха в комерсиализирането на монтажи на двигатели, направени от тип полиамид, което означаваше пълна пробив по отношение на алуминия, използван дотогава.

Предимствата на тези нови опори, части, подложени на голямо механично напрежение, произтичат, разбира се, от тяхната лекота, но и от подобрението на изолацията на кабината срещу вибрации и звуци. С този набор от малки подобрения, краят на пътя далеч не е достигнат, тъй като дизайнерските фирми продължават да работят върху концепцията за превозните средства на бъдещето и благодарение, наред с други фактори, на полимерите, те предсказват поредица от грандиозни иновации.