Новые материалы в автомобилестроении
Новые материалы в автомобилестроении
Государева Надежда Семеновна
Длительный период в своём развитии человеческое общество использовало для своих нужд ограниченный круг материалов: дерево, камень, волокна растительного и животного происхождения, обожжённую глину, стекло, бронзу, железо. Промышленный переворот 18 в. особенно создание паровых машин и появление в конце 19 в. двигателей внутреннего сгорания, электрических машин и автомобилей, усложнили и дифференцировали требования к материалам их деталей, которые стали работать при сложных знакопеременных нагрузках, повышенных температурах и др.
Основой конструкционных материалов стали металлические сплавы на основе железа, меди, олова, свинца. Дальнейшее развитие техники, когда главным требованием, предъявляемым конструкционным материалам, стала высокая удельная прочность, предъявило новые требования. Широкое распространение получили малолегированные стали, алюминиевые, титановые и магниевые сплавы, жаропрочные сплавы на никелевой и кобальтовой основах.
В настоящее время в автомобилестроении основным направлением развития является создание легких, безопасных, комфортабельных и экологически чистых в эксплуатации моделей. Так в США средняя масса легкового автомобиля в 1975 году составила 1800 кг, в 1990 г – 1350 кг. Специальной программой PNGV намечено довести эту величину до 750 кг, создав модели с расходом топлива 3,5 литра на 100 км. Аналогичные программы разрабатываются и в Европе.
Для достижения этих целей должны широко использоваться легкие металлы (Al, Mg, Be) и их сплавы, металлические и неметаллические композиты, металлопены, керамика, интерметаллиды.
Широкое применение в автомобилестроении получили новые композиционные материалы на основе углеродных волокон.
Материалы из углеволокнаобладают рядом уникальных характеристик и свойств и имеют наилучшее соотношение «цены и качества».Наиболее важное достоинство углеволокна — необычайно легкий вес и высокая прочность. Углепластик в 5 раз легче стали и в 1,8 раза легче алюминия.
Углепластик (карбон) имеет невероятные свойства. По прочности он превосходит сталь в 12,5 раз.
В настоящие время материалы из углеволокна используются при создании практически любого узла автомобиля. Композиционные материалы и изделия на основе непрерывных волокон и армирующих тканей широко используются для производства внешних деталей автомобиля. Чаще всего из них делают бамперы, обтекатели, спойлеры; элементов внутренней отделки салона автомобиля: торпеда, декоративные панели салона; элементов защиты корпуса автомобиля, днища автомобиля.
Наряду с углепластиком в автомобилестроении используется такой композитный материал как стеклопластик. Его широко применяют в производстве внешних панелей кузовов (передних и задних) автобусов, троллейбусов, элементов внутреннего интерьера, элементов аэродинамических обводов, подкрылок, бамперов автомобилей, багажников на крышу, приборных панелей. Популярность применения стеклопластиков обусловлена его более высокими физико-механическими свойствами по сравнению с другими типами термопластов и пластмасс. Это и более высокая прочность и стойкость к образованию царапин; постоянность структуры материала при низких и высоких температурах; относительно небольшой вес стеклопластиковых изделий; стойкость к вибрационным нагрузкам и ударам.
Керамические композиты (керамокомпозиты)–имеют керамическую матрицу и содержат металлическую или неметаллическую волокнистую арматуру.
Достоинства керамических композитов определяются, в первую очередь, свойствами матрицы. Керамические матрицы обеспечивают наиболее высокий уровень рабочих температур композиционных материалов. Керамика является химически и термически стойким материалом, имеет высокий уровень прочностных свойств на сжатие.
Основным фактором, ограничивающим применение металлических волокон в керамических композитах, является их повышенная склонность к окислению при высоких температурах эксплуатации.
Поэтому в керамических композиционных материалов в качестве армирующих элементов часто используют керамические волокна. Достоинства волокон этого типа заключаются в следующем: малое различие модулей упругости и коэффициентов термического расширения материалов волокон и матрицы; химическое сродство компонентов композитов; жаростойкость керамических волокон. Эффективными армирующими элементами керамического типа в композиционных материалах являются волокна карбида кремния, углеродные волокна. Матрицами в углекерамических материалах могут служить боросиликатные, алюмосиликатные, литиевосиликатные стекла.
Армированные композиты с керамической матрицей применяются в качестве жаропрочных и жаростойких материалов, а также составляющих броневых элементов. Композиты, наполненные микро- и наночастицами специальных добавок, используются в режущих кромках инструментов, в качестве износостойких материалов, а также материалов пломб в стоматологии.
Интерметаллиды – новый класс материалов (химические соединения металлов), которые по своей структуре занимают промежуточное положение между металлами и керамикой. Они имеют сложную кристаллическую структуру с наличием в межатомных связях до 30% ковалентной связи, что и определяет их физико-механические свойства: высокую жаропрочность, низкую плотность и возгораемость в кислороде, высокую износостойкость. Интерметаллидные сплавы называют материалами следующего поколения, так как этим сплавам присущ эффект запоминания формы. Этот эффект проявляется в том, что после придания образцу определенной формы при повышенной температуре ему придают новую форму пластической деформацией при более низкой температуре, а после нагрева исходная форма образца (детали) восстанавливается.
К настоящему времени известно более 100 сплавов с эффектом памяти формы. Однако из этого общего числа только интерметаллид NiTi и сплавы с легирующими элементами на его основе нашли наибольшее практическое применение.
Интерметаллид NiTi хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии. Из него можно получать всевозможные полуфабрикаты: листы, ленту и фольгу различных толщин, прутки, проволоку разных сечений, трубы. Эти полуфабрикаты можно получать с различными температурами восстановления формы: от -100; -180 С до +60, +120 С. Кроме этого, никелид титана обладает высокой демпфирующей способностью, хорошей износо- и коррозионной стойкостью.
Основное применение интерметаллиды NiTi и сплавов на его основе связано с приборо- и машиностроением, медициной, а интерметаллидных сплавов на основе соединений Ti3Al, TiAl и NiAl во вновь создаваемых образцах новой техники, в том числе ракетно-космической, авиационной, автомобильной и др.
Новые материалы в автомобилестроение
«Легкость» автомобилей, достигаемая путем использования частей из магния может наряду с другими достоинствами увеличить скорость машины и улучшить сопротивление удару.
Понижение массы машины для увеличения эффективности использования топлива и понижения эмиссии, достигаемое путем изготовления соответствующих деталей из магниевых сплавов кажется гениальным.
Исследования организации Meridian Lightweight Technologies Inc., расположенной в городе Стретрой, недалеко от Онтарио в Канаде, показали, что магний – самый легкий структурный металл, он на 75 процентов легче стали и на 33 процента легче алюминия, что подтверждает возможность использования магниевых сплавов для изготовления деталей автомобилей.
По сравнению с алюминием, магний имеет более высокую удельную прочность, пластичность и ударную вязкость, заявили исследователи Содружества Автомобильных Материалов Соединенных Штатов на совещании консорциума по поводу автомобильных исследований в документе «Magnesium Vision 2020: североамериканская концепция внедрения магния в автомобилестроение».
В документе так же сообщается о том, что магний имеет лучшее демпфирование и сопротивление образованию вмятин, по сравнению со сталью и обладает большей прочностью, жесткостью, термостойкостью и теплопроводностью по сравнению с пластиком.
В добавок к повышению экономии топлива и сокращению выбросов, свойства материала обеспечивают еще целый ряд других преимуществ. Согласно вышеупомянутому документу, они включают:
- -минимизация скрипов и стуков благодаря тому, что из сплавов магния можно изготовить одну цельную часть вместо того, чтобы скреплять вместе отдельные мелкие части из стали, подвергая их трению между собой и вызывая тем самым вибрации, скрипы и другие негативные явления;
- — уменьшение стоимости производства путем изготовления деталей из магния литьем, что гораздо дешевле производства идентичной детали из стали что удешевит даже производство авто прицепов.
Литье цельных деталей из магния требует меньших затрат чем изготовление идентичной детали из стали, состоящей из большого количества мелких штампованных частей, что требует наличия отдельных штампов для различных частей. К примеру, стальная приборная панель, состоящая из 30 отдельных деталей, требует наличия тридцати различных приспособлений для их изготовления, в то время как магниевая изготавливается путем литья при помощи всего лишь шести различных приспособлений.
Тем не менее, всего около 12-ти килограмм магниевых сплавов используются в данное время при производстве автомобилей в Соединенных Штатах, что составляет около 0,3 процента всех используемых при производстве автомобиля материалов.
Объяснением тому, что магний не так распространен в автомобилестроении, как другие материалы, служит его дороговизна.
Современные тенденциии металлургии в автомомбилестроении
Автор: по материалам Торгово-промышленной палаты РФ
Категории: Автомобилестроение
Автомобилестроение является одним из крупнейших потребителей конструкционных материалов в мире. При этом рост требований к ресурсам формирует конкуренцию между производителями различных материалов, стимулирует прогресс в разработке их новых видов и повышение качества.
Несмотря на увеличение использования в автомобилестроении новых конструкционных материалов, ведущую роль в производстве продолжает играть стальной прокат. Так, в среднем на российский легковой автомобиль приходится 75% готового проката, метизов и стальных труб, а 25% составляют литейный чугун, цветные металлы, пластмасса, резина, стекло и прочие материалы. Уступая пластмассам и легким металлам по удельному весу, стальные изделия обеспечивают более высокую прочность и, соответственно, надежность и безопасность.
Во времена СССР потребление стали в отрасли было гораздо выше при сравнимых объемах выпуска автомобилей из-за использования более ресурсоемких технологий. Так, в 1990 г. при объеме производства автомобилей на уровне 1,82 млн. ед. потребление всех видов проката черных металлов составляло 3,64 млн. т, а в 2008 г., при сравнимом объеме производства (1,8 млн. ед.), потребление достигло лишь 2,5 млн. т.
Требования автомобилестроителей к стали являются составным элементом общих требований к современному автомобилю. С течением времени они претерпевают определенные изменения. Прежде всего, это связано с ростом требований к весу автомобиля: чем он меньше, тем экономичнее расходуется горючее, снижается нагрузка на окружающую среду, и появляется возможность добавлять больше опций и оборудования. Второе направление – повышение норм безопасности, выполнение которых требует максимального упрочнения силового каркаса кузова для защиты людей и деформируемости внешних элементов для поглощения удара. Третьим направлением является стоимость производства, последующего обслуживания и утилизации. Именно этот фактор обеспечивает сохранение лидирующих позиций стали в сравнении с другими материалами, поскольку сталь подвержена многократному рециклингу: старые транспортные средства можно утилизировать, и уже бывшую в эксплуатации сталь использовать для производства нового автомобиля.
Таким образом, автомобильная промышленность предъявляет к стали очень высокие требования, поскольку в первую очередь она должна удовлетворять двум диаметрально противоположным критериям. С одной стороны, требование по снижению массы изделий предполагает использование высокопрочных материалов, с другой – рост требований по технологичности производства предполагает использование высокопластичных материалов.
В зависимости от соотношения показателей прочности и пластичности (штампуемости), в настоящее время выделяют три основных класса холоднокатаных сталей для автопрома.
Во-первых, это мягкие стали (Mild steels), практически не отличающиеся по маркам от тех, что были освоены и выпускались еще во времена СССР, лишь с более жесткими требованиями к химическому составу, и так называемые стали IF (чистые низкоуглеродистые) и IS (изотропные). Они легко штампуются и применяются для изготовления внешних панелей. Категория мягких сталей до сих пор является наиболее распространенной для российской автомобильной промышленности. Мягкие стали используются в дверях, капоте, крыше, где требуется металл очень глубокой вытяжки. Основн
Десять материалов, из которых производили автомобили
Из каких материалов производили транспортные средства за всю историю существования автопромышленности.
Многим из нас кажется, что роль стали и алюминия в автопромышленности слишком уж переоценена. Как ни странно, но история автопромышленности пережила за свое существование разные временные эпохи, в которых автотранспортные средства производились не только из традиционных и привычных нам металов, но также и из других необычных для этой отрасли материалов. Предлагаем нашим читателям ознакомиться с рейтингом самых необычных материалов за всю историю автомобилестроения, из которых в свое время производились автомобили или их внутренние интерьеры.
10) Древесина.
Трудно друзья поверить, что дерево когда-то использовалось в автопромышленности. Но это установленный факт. Ведь любое автотранспортное средство из такого материала, это прежде всего повышенный источник возгорания. И то, что древесина будет использоваться при производстве автомобилей на заре становления автопромышленности мало кто мог из нас предполагать. Но тем не менее, компания «Морган» в самом начале автопроизводства использовала для создания своих автомобилей древесину. Также, некоторые элементы деревянного пола использовались в последующем и в более современных автомобилях. Например, в моделях C5 и C6 автомобиля Chevrolet Corvette.
9) Искусственная кожа в качественных кузовных панелях.
Конечно многим известно, что искусственная кожа использовалась автопромышленностью с самого начала создания машин. Но, как правило, этот материал обычно используется и применяется для отделки экстерьера машины.
Но Чехословацкая автомобильная компания с 1953 по 1971 годы, производившая в те времена свой мотоциклетный транспорт мото-марки «Velorex Oskar», использовала в качестве обтяжки кузова для мотоцикла искусственную кожу. Этим материалом обтягивался весь металлический трубчатый каркас кузова мотоцикла.
8) Акрил и стекловолокно.
Суперкар Bricklin SV-1 был произведен и изготовлен из тех же материалов, которые есть в настоящее время у многих граждан в ванной комнате. Это был интересный подход к автоделу, но, все-таки идея производить кузов машины из акрила и стекловолокна была плохой новаторской идеей, и вот почему.
Плюсы: -Это была безусловно революционная идея для автопромышленности, которая несла в себе некоторые преимущества по сравнению с производством автомобилей из традиционных материалов. Например, в том случае, если вы вдруг поцарапали кузов или бампер автомобиля вы легко могли отполировать поцарапанную деталь и далее устранить повреждение.
Самое потрясающие в этой идее то, что если вы даже и поцарапали или помяли автомобиль, вам не нужно было красить кузов машины, поскольку материал данного кузова имел внутри точно такой же цвет, как и снаружи, поскольку акрил и стекловолокно были с помощью химии пропитаны одним цветом насквозь.
Минусы: -Акрил по своей химической природе является не термостойким материалом. К тому же в процессе производства деталей кузова в случае их брака, нельзя было остановить химическую реакцию, что в конечном итоге приводило к большим издержкам на заводе. Плюс к этому, с данным материалом, если он начал разрушаться от старости, ничего уже поделать нельзя. Вам придется по-новому покупать новые детали кузова.
7) Керамические материалы.
В 1985 году компания «Isuzu» показала свой концепт-кар автомобиль, который имел под капотоп керамический двигатель. Но не смотря на эту инновационность сам мотор так и не смог добраться до массового рынка. Но все-же друзья, именно эта самая технология и позволила компании «Isuzu» начать первой в мире использовать в автомобиле керамические свечи накаливания.
6) Соя.
Если вернуться назад в 1941 год и спросить у экспертов авторынка того времени, что вас больше всего заинтересовало в автомобильном мире за последнее время, то они вам с особой гордостью непременно расскажут об очередной инновации Генри Форда, который впервым создал автомобиль с пластиковыми панелями кузова и которые были изготовлены из сои или из различных других материалов.
Благодаря этим пластиковым панелям экспериментальная машина Генри Форда имела легкий вес по сравнению со стальными аналогичными автомобилями, а также по заверению самой компании «Форд» была еще и более безопасной. Но участие Америки во Второй мировой войне положили конец этой новаторской технологии.
5) Деним.
В 1970 году компании «AMC» и «Levi’s» объединились, чтобы создать автомобиль марки Levi’s Edition Gremlin. В этом автомобиле в качестве отделки интерьера использовался джинсовый материал Деним, который поставила автопроизводителю машины джинсовая компания «Levi’s».
Единственный минус у необычной машины,- невозможность садиться во внутрь автомобиля в белой одежде, так как данный материал Деним окрашивал вашу белую одежду.
4) Аэрогель.
Пока что этот магический суперматериал широко еще не использовался в автопромышленности, но тем не менее, он медленно и уверенно прокладывает свой путь в современный мир автопроизводства. Например, этот материал 21 века уже используется в новом поколении автомобилей Chevrolet Corvette C7 в качестве современного теплоизолятора.
Это друзья означает, что сегодня в настоящее время на современном авторынке вы можете купить себе автомобиль, в котором используются космические материалы «НАСА» и нашей Российской космической отрасли.
3) Дюропласт.
Не один из всех названных странных материалов в нашем рейтинге еще не использовался так массово, как дюропласт. Этот материал нашел свое применение при производстве автомобиля марки Trabant. Официальной статистикой установлено, всего было произведено около 3 млн. штук (экземпляров) автомобилей из этого самого материала, который имел большое преимущество перед модным в то время стекловолокном.
2) Покрытие из полиуретанового спандекса.
Концепцт кар BMW GINA имел покрытие кузова, созданное из полиуретанового спандекса, которое давало возможность изменять формы кузова машины во время движения. К сожалению, что данная концепция материала вряд ли в ближайшее время появится на рынке и будет применяться для серийного выпуска автомобилей. Но тем не менее друзья, мечтать надо сказать не вредно, ведь мечты иногда и сбываются.
1) Любой материал по вашему вкусу.
В наше время компания «Dartz» готова по вашему заказу отделать интерьер автомобиля, бронеавтомобиля, танка и т.п. техники из любого материала, который вы только пожелаете. Например, можно из кожи кита или какого-нибудь другого экзотического животного. Так что уважаемые автомобилисты знайте, если вы состоятельный человек и имеете огромное состояние, то ваши капризы могут быть обязательно учтены специалистами компании «Dartz».
Материалы которые используются при производстве самых дорогих автомобилей
Какие самые дорогие материалы в мире используются в дорогих машинах.
Экзотические материалы давно являются неотъемлемой частью производства самых фантастических автомобилей в мире. Мы, наверное, уже привыкли что многие автопроизводители дорогих автомобилей время от времени стараются превозносить достоинства различных своих новых чудо-материалов, которые используются при создании той или иной новой топ-модели. В этой статье мы рассмотрим некоторые из самых дорогих и труднодоступных материалов, которые используются в процессе производства автомобилей на протяжении всей истории автомира. И так начнем…
Углерод
Стоимость материала: $ 24 / кг
Сегодня углерод является модным материалом для автомобильной элиты. Самым распространенным материалом, который используется в дорогих автомобилях является углеродное волокно, из которого в буквальном смысле формируются компоненты будущего авто. Углеродное волокно состоит из небольших нитей углерода, которые в последующем сплетаются в единую деталь. Далее деталь автомобиля заливается пластиком или смолой для того чтобы закрепить устойчивость углеродных нитей.
Смотрите также: Топ-10 самых дорогих автомобилей в мире
В настоящий момент углеродное волокно уже пришло в массовое производство автомобилей. Например, углеродное волокно присутствует в шасси Alfa Romeo 4C. Но как правило в серийном массовом производстве используется углеродное волокно, которое было сделано серийно на специальных станках. Есть также и углеродные детали автомобилей ручной работы, которые стоят очень и очень дорого. Например, такие эксклюзивные детали из углерода изготавливаются для болидов Формулы-1 и для некоторых суперкаров. Например, для McLaren 570GT.
Углерод удивительный материал. Благодаря его свойству углеродное волокно можно интегрировать с обычными металлическими сплавами. Например, в дорогих суперкарах как правило используются керамические тормозные диски, в состав которых недавно начали внедрять углеродное волокно.
За счет невероятной прочности углерода автопроизводители смогли без ухудшения характеристик значительно уменьшить вес тормозных дисков для спортивных дорогих автомобилей.
Углерод во много раз прочнее и легче чем сталь. Но к сожалению углерод во много раз дороже. Именно поэтому чаще всего углеродное волокно используется в автопромышленности пока только при производстве самых дорогих автомобилей в мире.
Однако некоторая форма углерода все-таки уже давно массово используется даже в самых дешевых автомобилях. Знаете, о чем мы? О саже, которая добавляется производителем резины. Как вы думаете для чего добавляется сажа в покрышки? Все предельно просто. Сажа — это особая форма углерода, которая образуется при сжигании газообразных углеродов при ограниченном доступе кислорода в область горения. В результате. так как сажа, это разновидность углерода, получается, что, добавляя ее в каучук производители покрышек укрепляют смесь резины перед тем как сформировать из нее готовые покрышки. Также сажа (углерод) добавляемая в состав каучука, из которого изготавливаются шины защищает их и теплового повреждения в процессе эксплуатации. Кстати, именно сажа и придает покрышкам такой черный цвет.
Титан
Стоимость материала: $ 15 за 1 кг
Титан также используется в некоторых деталях дорогих автомобилей. Чаще всего титан используется в спортивных выхлопных системах. Титан один из самых прочных металлов в мире. Но также титан по сравнению с другими материалами имеет небольшой вес.
Смотрите также: 2018 Dodge Challenger SRT Demon самый быстрый серийный автомобиль в мире [Фотографии, технические данные]
Именно благодаря сочетанию вес / прочность материал привлекает производителей премиальных автомобилей использовать в своих автомобилях этот дорогой металл. Например, компания Порше использует титан в своих автомобилях для того чтобы минимизировать их вес.
Золото
Стоимость материала: $ 41,32 / грамм или $ 41320 за 1 кг
Автопроизводители обычно не используют золото в своих автомобилях. Особенно для того чтобы улучшить внешний вид суперкаров. Обычно этим грешат различные тюнинг ателье и частные дизайнеры. Например, по заказу шейхов из ОАЭ.
Иногда некоторые автомобильные компании могут конечно пойти на поводу клиента и по его индивидуальному заказу станут использовать золото. Например, для отделки интерьера или экстерьера. Но это все индивидуально и по особому спецзаказу.
Но на самом деле любой автомобиль имеет в своей конструкции золото. Все мы знаем, что золото один из лучших из известных электрических проводников в мире. Поэтому золото широко используется в небольших количествах в разъемах, контактах, переключателях и реле. Также золото присутствует в платах компьютеров, которыми сегодня оснащаются большинство автомобилей. В том числе крошечные частицы золота есть во многих электронных блоках современных транспортных средств.
Смотрите также: Применение 48-вольтовой бортовой электросети
Но почему золото не выгодно и очень дорого использовать в автопромышленности? Все дело в его цене и доступности для массовых производств. На самом деле несмотря на добычу золота во всем мире существует огромный дефицит драгоценного металла. Дело в том, что только 10 процентов золота от всего добытого за целый год во всем мире, уходит в золотые слитки. 80 процентов уходит для производства драгоценных изделий. То есть для промышленного использования золота остается 10 процентов от всей ежегодной добычи драгоценного металла. К сожалению, в глобальном масштабе это ничтожно мало. Вот почему золото стоит очень дорого и его не очень невыгодно использовать в автопромышленности.
Серебро
Стоимость материала: $ 0,55 / грамм или $ 550 за 1 кг
140 граммов серебра содержится в логотипе нового суперкара Bugatti Chiron. Но это скорее исключение чем правило. Обычно серебро в больших количествах в автопроизводстве не используется. Но все-таки несколько граммов серебра есть в любой машине. Например, серебро содержится в нитях обогрева заднего стекла. В некоторых автомобилях где лобовое стекло также имеет нити обогрева, серебра в два раза больше. Но все равно, в итоге каждый автомобиль содержит всего несколько граммов серебра.
Родий
Стоимость материала: $ 35,37 / грамм или $ 35370 за 1 кг
Родий в основном используется в трехходовых каталитических нейтрализаторах (катализаторах), для снижения уровня вредных веществ в выхлопе автомобилей. Таким образом родий вы встретите не только в дорогих автомобилях. Он есть в катализаторах и обычных автомобилей. Правда в последние годы многие автопроизводители при производстве недорогих машин начали заменять родий более дешевыми альтернативными материалами. Например, в качестве более дешевой альтернативы используют платину (!), которая также помогает нейтрализовывать вредные вещества в выхлопных газах. Да, платина намного дешевле родия. Удивительный факт!
Кожа
Стоимость материала: $ 6 / 1 метр
Большинство материалов, о которых мы рассказали используются в автопромышленности в небольших количествах, несмотря на то что многие из них дают особые свойства при создании дорогих и сложных машин. Причина кроется в их стоимости.
Но как насчет тех материалов, которые стоят дорого, но часто используются в автопромышленности. Конечно речь идет о высококачественной коже, которую используют для отделки интерьеров.
Кожа один из самых любимых материалов отделки салона дорогих премиальных автомобилей. Как правило в люкс автомобилях в отличие от обычных авто, вы не увидите огромное количество пластика. Однако не во всех премиальных автомобилях используется натуральная дорогая кожа. Также часто автопроизводители используют кожу в качестве внешней обшивки, тогда как внутренняя часть отделки все-таки состоит из пластика.
Но когда автопроизводители начинают заменять пластик натуральной кожей, то начинают расти издержки производства. Вот почему в дорогих суперкарах вы вряд ли найдете большое количество пластика.
Какой же кожей чаще всего обшивают салон автомобильные компании, которые производят дорогие автомобили? Мы не будем здесь говорить о редких и экзотических видах кожи, которые используются в самых дорогих автомобилях, а также о случаях индивидуальных предпочтений клиента. Все-таки использование редких кожаных материалов нельзя отнести к массовому авторынку премиальных автомобилей.
Самым распространенным дорогим материалом для отделки интерьеров является кожа Наппа.
Кожа Наппа выработана из кожи крупного рогатого скота или ягнят. Этот материал эластичен, легок и очень красив по сравнению с другими видами кожи.
Смотрите также: Какая древесина используется в автомобилях
Эта кожа свободно торгуется на мировых рынках. Например, на сайте Alibaba.com оптовая стоимость кожи Наппа составляет 6 долларов США за 1 метр.
Соответственно, чем больше кожи Наппа используется в интерьере дорого автомобиля тем дороже себестоимость салона.
Как вы понимаете многие автопроизводители обычных недорогих автомобилей не могут себе позволить обшивать интерьеры своей продукции дорогой кожей, поскольку это приведет к росту себестоимости авто. В этом случае дешевые автомобили станут дорогими.
Самые экзотические материалы, которые использовались в интерьере дорогих автомобилей
Дорогая кожа из модных известных домов моды Италии
При производстве суперкара Pagani Huayra производитель решил позаботится о потенциальных покупателях. Для этого при отделке интерьера использоваться натуральная дорогая кожа, поставляемая из Итальянских домов моды, где работают известные мировые дизайнеры одежды.
Суперкар из фильма Форсаж-7
Напомним в Форсаже-7 снялся дорогой эксклюзивный суперкар Lykan HyperSpor, который может удивить не только своими техническими характеристиками. Чтобы как-то оправдать немыслимую стоимость спортивного автомобиля производитель решил создать в машине дорогой эксклюзивный интерьер. Внутри салона суперкара вы увидите множество глянцевого дорогого металла и сочетание дорогой белой и черной кожи.
Кожа буйвола
В середине 1990-х годов некоторые спортивные автомобили BMW, поставляемые на Американский авторынок оснащались дорогой эксклюзивной кожей буйвола. Кстати по словам владельцев таких автомобилей сиденья, обшитые кожей буйвола намного жестче обычной кожи Наппа или даже Эко-кожи. Но грубая кожа буйвола толще и долговечнее по сравнению с мягкой дорогой кожей Наппа.
Обшивка салона из любой экзотической кожи
Во многих странах мира есть компании, которые предлагают владельцам автомобилей изготовить обивку салона из любой экзотической кожи. Например, по вашему желанию интерьер вашей машины может быть обшит кожей аллигатора, слона, страуса и даже из кожи змеи.
Интерьер Мерседеса в стиле сумок Louis Vuitton
Мерседес одно время выпускал внедорожник G-класса с экзотическим кожаным салоном, который был выполнен в стиле дорогих эксклюзивных сумок Louis Vuitton. Самое интересное что салон реально был выполнен из той же кожи, из которой и производятся легендарные эксклюзивные кожаные сумки.
Новые технологии в производстве автомобилей
Есть мнение, что каждые несколько минут трём людям на планете приходит в голову одна и та же идея. Одни даже не задумываются над ней, другие решают, что она слишком сложна и недостижима, а третьи берут и доводят её до реализации. Именно благодаря таким «третьим», на свете и появляются новые технологи, и совершаются грандиозные открытия.
В сфере автомобильной промышленности без нововведений не обойтись. Мировые производители стараются сделать свою продукцию более качественной, эксклюзивной. Автомобили становятся всё быстрее, мощнее, легче, безопаснее и «умнее». На смену механике и человеку приходят компютеры-автоматы. Последние годы большинство нововведений, так или иначе, нацелены на наибольшую экономичность и экологическую безопасность.
Постепенно всё большую популярность приобретают автомобили гибриды. В этих машинах для работы используются два вида источников энергии. Чаще всего это обычный двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель или двигатель, работающий за счёт сжатого воздуха. Изобретение такого вида автомобилей позволило обеспечить значительную экономичность. Последняя была достигнута путём установки топливного двигателя с меньшей мощностью, полной его остановкой в режиме холостого хода, а так же меньшим количеством необходимых дозаправок топливом и, как следствие, потерей времени на автозаправочных станциях. Эти же особенности гибридных автомобилей обуславливают и их большую, в сравнении с обычными автомобилями, экологичность – меньше вредных выбросов, реже, чем в электромобилях необходимость в новом аккумуляторе и утилизации старого.
Но помимо новшеств в энергетических источниках, активно разрабатываются новые материалы для изготовления деталей автомобилей. Так, американская компания Ford разрабатывает новейший биопластик, на 100% состоящий из растительных компонентов, а именно – из волокон кожуры томатов, остающейся при производстве томатного кетчупа. Для этих целей производители автомобилей планируют оформить договорённость с компанией по производству кетчупов Heinz. Последние, в свою очередь, перерабатывают порядка двух миллионов тонн томатов в год для своей продукции. Представители компании Ford сообщили, что намереваются делать из нового пластика детали отделки и крепежи для проводов. Стоит заметить, что на сегодняшний день автомобильная компания уже использует растительные материалы в своём производстве, например, такие как шелуха риса или кокосовая скорлупа.
Японские производители автомобилей Маzda так же работают над производством нового вида пластика на основе растительного сырья. Основная идея заключается в том, что детали кузова, сделанные из данного пластика, не будут нуждаться в дополнительном нанесении эмали. Детали из изначально покрашенного пластического материала обладают глубоким и устойчивым цветом и совершенно зеркальной поверхностью. Помимо этого, царапины на таком материале будут практически не видны. Новинку планируется начать использовать в 2015 году для последней модели Mazda MX-5.
Немецкие специалисты компании BMW так же не отстают и предлагают использовать для производства кузовных деталей бумажные отходы. В качестве примера они продемонстрировали экспериментальную деталь капота, выполненную из трёхслойного материала, в котором внешние слои – это композитный материал, а внутренний слой выполнен из прессованного картона. Производство автомобильных деталей из предложенного материала не только явится решением вопроса лёгкости и экономичности конструкции, но и окажет благотворительное влияние на проблему утилизации отходов и безопасности пешеходов – значительно более легкая конструкция при столкновении нанесет меньшие травмы, нежели использующаяся сейчас.
05.07.2015
Новые материалы и технологии в машиностроении
В последнее время новые технологии в машиностроении появляются всё более массово. Это обусловлено очередной ступенью прогресса, который, прежде всего, направлен на производственную деятельность. Машиностроение представляет собой огромную отрасль с множеством разветвлений, куда входят такие направления как: дизайн и производство транспорта, робототехника, изготовление промышленных станков, бытовые приборы, радиотехника, электротехническая промышленность и пр.
Основой современного машиностроения справедливо считаются наукоёмкие технологии и инновации, возникающие на пересечении нескольких наук. В данный момент технический прогресс совместил в себе развитие энергетики, физические и химические достижения, высокоэффективные компьютерные технологии, программные продукты и пр. Это сочетание позволяет разрабатывать и выпускать многокоординатные, гибкие, многофункциональные машины и находить новые методы их производства.
Сверхпрочный материал
Специалисты автомобильной, авиационной и космической промышленности много десятков лет задаются единым вопросом о создании нового материала, имеющего минимальный вес, но при этом обладающим исключительной прочностью. Чем выше эти характеристики, тем экономичнее, экологически безопаснее и надёжнее выпускаемые в этих отраслях транспортные средства.
Группа исследователей из Северной Каролины и Канады смогли синтезировать сплав нового типа, которому предрекают произвести революцию в технологиях машиностроения. Сплав пока не получил официального названия, поэтому в научных работах обозначается по химической формуле — Al20Li20Mg10Sc20Ti30. Состав представляет собой смесь 5 известных металлов: магния, алюминия, лития, титана и скандия. Плотность материала не превышает плотность алюминия, а по прочности он превзошёл входящий в его состав титан.
Главный секрет заключается в методе производства сплава. Перед изготовлением в равных пропорциях тщательно перемешивают и усредняют порошкообразные ингредиенты с размером частиц не выше 12 нанометров. После этого идёт процесс сплавления при помощи диффузии под избыточным давлением в 5,9 ГПа.
Значения, которые демонстрирует этот новый материал, превосходят все существующие конструкторские аналоги на данный момент. Ближе всего по плотности к нему находятся отдельные сорта керамики, но они очень уступают в хрупкости. Прочность нового металлического сплава держится на уровне углеродного волокна, но такое волокно слишком пластично, что вызывает его деформации при больших нагрузках или механическом воздействии, поэтому его применение в машиностроении сильно ограничено.
Сейчас ведутся разработки по выпуску сплава в промышленных масштабах и по удешевлению его производства до минимальных значений. А пока специалисты и учёные называют его «материалом будущего», и поскольку у этой точки зрения в научных кругах нет противников, можно надеяться, что именно такая роль ему и уготована.
Двигатель с пластмассовыми узлами
Желание максимально повысить энергоэффективность и экономичность транспортных средств стала причиной того, что новые машины, небольшие и крупногабаритные плавсредства и самолёты становятся всё легче. Основным пунктом снижения веса в сфере транспорта всегда считалось облегчение конструкций за счёт снижения веса кузова и шасси. Достигнув в этом значительных результатов, машиностроение нашло новую технологию, которая даст возможность продолжить облегчение. Учёные из Фраунгофера (Германия) решили, что следующим этапом должно стать облегчение двигателя внутреннего сгорания. Стандартно он выполняется из тяжёлых сортов металлов, которые облагают повышенной термоустойчивостью, но исследователи предприняли смелую попытку заменить металлические детали более лёгкими пластиковыми композитами.
Был создан одноцилиндровый двигатель, в большинстве узлов которого отказались от металлических составляющих. Их заменили пластиком из армированного волокна, который соответствует инжекционной формовке. Тесты показали, что такое изменение позитивно отразилось не только на весе двигателя и транспортного средства в целом, но и стало причиной более тихой работы двигателя. В качестве ещё одного бонуса было выявлено, что такая новая технология позволяет снизить количество затрачиваемого топлива, поскольку детали из пластикового армированного волокна отдают меньшее количество тепла в окружающую среду.
Главной проблемой было создание надёжного метода крепления пластика к металлу, поскольку эти два материала совершенно по-разному расширяются под действием высокой температуры. Сложность представляла и устойчивость пластика к органическим веществам, таким как машинное масло, бензин, компоненты антифриза и т.д. Для этого в состав были добавлены термореактивные смолы. Детали выливали в заготовленные формы, после которых отпала необходимость доводки элементов, как это бывает с металлическими деталями, что значительно сокращает время на производство двигателей нового типа.
Преодоление трения
Национальная лаборатория Аргонна (США) представила новую технологию, разработанную для машиностроения, которая позволяет снизить трение двух разных материалов практически до нуля на макроскопическом уровне.
Трение – параметр, который требует энергии для движения любого механизма. Чем выше трение, тем больше необходимо топлива для его преодоления. Чтобы уменьшить этот параметр используют современные смазочные материалы, но снизить его таким образом получается незначительно. Поэтому американские учёные решили обратить своё внимание на трение на уровне наночастиц, потому что именно здесь атомное притяжение важнее неровностей, вызывающих трение в макромасштабе.
Исследователи в ходе тестов одну плоскость покрыли графеном, а на другую поверхность напылили алмазно-углеродный состав. После этого обе поверхности перемещали друг по другу. Когда крошечные алмазы отрывались от своей плоскости и катались между поверхностями, коэффициент трения становился практически нулевым. Для подтверждения своей догадки учёные провели ещё один опыт: они искусственно поместили наноподшипники из алмаза, и трение при движении становилось настолько мало, что измерить его при помощи даже самой чувствительной аппаратуры не удавалось.
Механизм действия этой технологии основан на том, что наношарики одного слоя выбивают из графена хлопья, которые выполняют роль модифицированной смазки. Эксперименты проводились в разных условиях, при разных скоростях трения и различных нагрузках, но коэффициент оставался нулевым. Единственным условием, который мог помешать феномену, стало попадание воды между взаимодействующими поверхностями.
Инновацию с энтузиазмом взяли в оборот машиностроители, занимающиеся космическими разработками, где новый подход намерены реализовать в ближайшие 15 лет.
Новый тип изготовления деталей
Машиностроение всё больше внедряет в производство разработки, в которых при выполнении работ человеческий фактор сводится к минимуму. Всё чаще изготовление сложных и сверхточных деталей становится делом лазерных установок.
При помощи лазерного луча направленной точности выполняется тонкая резка металла с любым интервалом и графическим узором. По сравнению с механическими инструментами у такого метода есть ряд неоспоримых преимуществ:
- возможность резки сплавов любой плотности и любых физических свойств;
- полная автоматизация процесса за счёт предварительного программирования установки для масштабного использования;
- скорость выполнения работы;
- отсутствие ошибок и несовершенств выполненных действий.
Лазер используется и для сварочных работ. Особенно важна эта технология в случае крупногабаритных деталей из металлов, имеющих большой вес и широкую сварную площадь. Всё чаще этот метод применяют на воздухе в аргонной среде, отмечая его надёжность, экономичность и скорость.
Но самая инновационная технология машиностроения, связанная с применением лазера, касается метода лазерного послойного синтеза. Благодаря ему выполняют выращивание деталей сложной формы. При помощи лазерного синтеза создают различные детали из жаропрочной стали, алюминия или титана.
Происходит этот процесс по 3D-технологии: лазер оплавляет порошок, из которого за несколько часов выполняется деталь. Такие изделия характеризуются идеальной плотностью, что позволяет широко применять их в авиационной и космической отрасли. Этот подход позволяет свести к нулю возможные деформации и поломки, которые возникали при применении старых методов.
Самоочищающаяся краска
Новые технологии машиностроения направлены не только на инновационные конструкторские особенности. Они также касаются дизайна и внешнего вида изделий. Один из крупнейших автопроизводителей компания Nissan поставила себе цель создать автомобильную краску, которая позволит свести повседневный уход за машиной к минимуму.
Краска нового типа работает благодаря ультратонкому слою, состоящему из наночастиц, которые отталкивают от себя пыль, грязь, машинное масло, органические растворители и другие типы загрязнителей, способные оседать на поверхности автомобилей. Для тестов полученного материала была выбрана модель Nissan Note. Для чистоты эксперимента машины покрывали краской, произведённой по новой технологии, лишь наполовину, чтобы иметь возможность сравнивать результат со стандартным покрытием.
Технология, которую опробовали в течение нескольких месяцев, называется Ultra-Ever Dry. Работает она за счёт того, что между окружающей средой и краской возникает тонкий воздушный нанослой, отталкивающий инородные агенты с поверхности. Кроме того, что Ultra-Ever Dry позволит в десятки раз увеличить время между мойками авто, она защитит корпус от деформации вследствие контакта с влагой, что продлит время эксплуатации и сохранит на длительное время безупречный вид модели после схождения с конвейера.
Материал — перо
Настоящей сенсацией в мире машиностроения стала инновационная технология, представленная компанией Boeing. Ею является сверхлёгкий материал Microlattice, который имеет в структуре 99,99% воздуха. Из-за чрезмерной лёгкости небольшой кусок нового материала способен парить в воздухе наподобие пера или одуванчика. Кроме того, он чрезвычайно эластичен, обладает удивительной способностью к поглощению ударов, может выдерживать повышенное давление и даже восстанавливает первичную структуру после 50% деформации.
Структура Microlattice состоит из ультратонких полимерных полых трубок, имеющих толщину 100 нанометров, что в тысячу раз тоньше по сравнению с волосом человека. Трубки располагаются упорядоченно в форме молекулярной решётки отдельных металлов. Между трубками всё свободное пространство занято воздухом.
Удивительно свойство поглощать энергию, присущее Microlattice. Были проведены эксперименты, в ходе которых установлено: чтобы сохранить целостность скорлупы сырого куриного яйца, сброшенного с крыши 25-этажного дома, необходим слой упаковочной плёнки толщиной в 1-2 метра. Чтобы сохранить яйцо невредимым при помощи Microlattice, достаточно всего пару десятков сантиметров этого материала.
Компания Boeing анонсировала, что на данный момент рассматривается возможность массового выпуска Microlattice для использования не только в авиастроении, но и в других сферах машиностроения. Специалисты не исключают, что уже через 10 лет практически во всех транспортных средствах в том или ином процентном соотношении будет присутствовать Microlattice. Не исключают возможность его применения и в изготовлении роботов, а также бытовой техники.
Инновационные принципы и материалы машиностроения продолжают разрабатываться по всему миру. Новые высоты, которые сейчас хотят покорить инженеры и конструкторы, касаются безызносных материалов. Не кажутся уже такой откровенной фантастикой идеи создания вечного двигателя. Обычным пользователям остаётся с интересом наблюдать за новыми разработками и с наслаждением использовать их в повседневной жизни.