Pokročilé materiály ve výrobě automobilů: od uhlíkových vláken k hliníku

Po celá desetiletí byl recept na automobil poměrně jednoduchý: základem byla obyčejná ocel. Dnes jsme však svědky skutečné revoluce v této oblasti. Moderní automobilový průmysl zažívá boom materiálových věd. Inženýři neustále hledají nové slitiny a kompozity. Toto hledání je vedeno především dvěma globálními cíli. Zaprvé je to zvýšení bezpečnosti cestujících. Za druhé je to maximalizace energetické účinnosti snížením hmotnosti konstrukce. Proto je pochopení toho, z čeho je moderní automobil vyroben, klíčem k pochopení jeho výkonu, nákladů a provozu. Aplikace pokročilé materiály v automobilovém průmyslu již změnila toto odvětví k nepoznání a nadále určuje jeho budoucnost.

Vývoj oceli: vysokopevnostní a ultrapevnostní slitiny (HSS/UHSS)

Navzdory všeobecnému přesvědčení ocel z automobilového průmyslu nikam nezmizela. Naopak, prošla dramatickým vývojem. Vysokopevnostní ocel a slitiny ultravysokopevnostní oceli nahradily běžnou měkkou ocel.

Jaká je jejich výhoda?

Hlavní výhodou těchto materiálů je jejich jedinečný poměr pevnosti a hmotnosti. Například díly vyrobené z ultravysokopevnostní oceli mohou být při stejné tloušťce několikanásobně pevnější než běžné díly. Díky tomu mohou konstruktéři vyrábět tenčí a lehčí součásti karoserie, aniž by došlo ke snížení tuhosti nebo bezpečnosti. Výsledkem je lehčí a úspornější vozidlo.

Kde se uplatňují?

Z těchto ocelí je vytvořena tzv. "bezpečnostní klec" prostoru pro cestující. Jedná se o nejdůležitější silové prvky karoserie: středové sloupky, prahy, výztuhy dveří, střešní příčníky. Právě ony nesou hlavní tíhu nehody a chrání životní prostor cestujících.

Hliník: "okřídlený kov" ve službách automobilového průmyslu

Hliník je po různých druzích oceli pravděpodobně druhým nejoblíbenějším moderním materiálem. Jeho hlavní výhodou je nízká hustota. Je téměř třikrát lehčí než ocel, přitom má dostatečnou pevnost a vysokou odolnost proti korozi.

Oblasti použití

Zpočátku se pro výrobu nástavců používal hliník, aby se snížila hmotnost. Například kapoty, víka zavazadlového prostoru a dveře mnoha automobilů jsou vyrobeny z hliníkových slitin. Později se začal používat k výrobě součástí zavěšení (páky, klouby řízení), což pomohlo snížit tzv. neodpruženou hmotnost a zlepšit jízdní vlastnosti. Vrcholem použití tohoto materiálu byly automobily s celohliníkovou nosnou karoserií, jako jsou některé modely Audi, Jaguar a Land Rover. Použití hliníku je důležitou součástí strategie použití pokročilé materiály v automobilovém průmyslu.

Nevýhody

Hliník má však i své nevýhody. Je dražší než ocel a jeho oprava vyžaduje speciální vybavení a techniku. Hliníkové díly nelze jednoduše rovnat jako ocelové díly. Nejčastěji je nutné je vyměnit celé, což výrazně zvyšuje náklady na rekonstrukci nehody.

Uhlíková vlákna (carbon fibre): materiál ze světa Formule 1

Plast vyztužený uhlíkovými vlákny je ve světě automobilových materiálů svatým grálem. Jedná se o kompozit tvořený uhlíkovými vlákny uspořádanými v několika vrstvách a spojenými epoxidovou pryskyřicí.

Jedinečné vlastnosti

Hlavní vlastností uhlíkových vláken je jejich fenomenální pevnost při extrémně nízké hmotnosti. Je pevnější než ocel, ale výrazně lehčí než hliník. Díky tomu je možné vytvářet velmi pevné a lehké konstrukce.

Aplikace a omezení

Díky těmto vlastnostem se uhlíková vlákna stala významným materiálem v motoristickém sportu. Vyrábí se z něj monokok (nosný základ) vozů Formule 1 a superaut McLaren, Ferrari a Lamborghini. Používá se také k výrobě panelů karoserie, aerodynamických prvků a detailů interiéru drahých sportovních vozů. Jeho širokému využití však brání jeho hlavní nevýhoda - velmi vysoká cena a extrémně pracný a pomalý výrobní proces.

Další slibné materiály

Kromě tří nejlepších používají inženýři i další. pokročilé materiály v automobilovém průmyslu.

• Slitiny hořčíku: Jsou dokonce lehčí než hliník. Používají se k výrobě lehkých komponentů, jako jsou rámy sedadel, skříně převodovek a držáky.
• Titan: Má jedinečnou pevnost a tepelnou odolnost. Vzhledem k vysoké ceně se používá cíleně, především ve výfukových systémech a součástech motorů exkluzivních superaut.
• Kompozity a plasty: Různé typy polymerů se dnes používají všude. Vyrábějí se z nich nárazníky, prvky vnitřního obložení, palivové nádrže a dokonce i křídla karoserie. Jejich hlavním účelem je snížení hmotnosti a volnost tvarování.

Jak materiály ovlivňují vlastnictví? Předplatné jako řešení

Využití pokročilé materiály v automobilovém průmyslu činí automobily lehčími, bezpečnějšími a úspornějšími. Pro majitele však přináší i nové výzvy. Oprava vozu s hliníkovou karoserií nebo karbonovými díly může stát celé jmění. Vyžaduje specializované servisy, kterých je málo. V důsledku toho jsou také náklady na pojištění karoserie takových vozů velmi vysoké.

V této situaci se moderním a pragmatickým řešením stává předplatné automobilu, například od služby GetCar.

• Žádné riziko opravy: Veškeré starosti a náklady spojené s opravami jakékoli složitosti nese poskytovatel předplatného. Nemusíte hledat speciální servis pro opravy hliníkových dílů.
• Předvídatelné náklady: Náklady na pojištění jsou již zahrnuty v měsíční splátce a jsou fixní. Jste pojištěni proti prudkému nárůstu nákladů na pojištění trupu.
• Přístup k technologiím: Předplatné vám umožní užívat si moderní, technologicky vyspělé a lehké vozidlo, aniž byste na sebe brali finanční rizika spojená s jeho složitou a nákladnou údržbou.

Závěrem, Moderní automobil je složitý koktejl různých materiálů, z nichž každý plní svou funkci. Vysokopevnostní oceli zajišťují bezpečnost, hliník bojuje o snížení hmotnosti v hmotnostním segmentu a karbon zůstává doménou exkluzivních sportovních vozů. Tento trend rostoucí komplexnosti bude jen pokračovat. Díky němu jsou automobily lepší, ale také se mění ekonomická stránka vlastnictví automobilů, takže modely služeb, jako je předplatné, jsou stále relevantnější a atraktivnější.