Машины с композитными кузовами

Новые композитные материалы в автомобиле — применение конструкции

Активное внедрение новых композитных материалов в автомобиль, во все отрасли мировой экономики не обошло стороной и машиностроение. Научный и инженерный состав всех известных автомобильных производителей ведет интенсивные изыскательские работы по замене традиционных изделий высокотехнологичными инновационными аналогами с усиленными прочностными качествами и меньшей плотностью. Современный автомобиль включает в себя множество деталей и агрегатов, произведенных из высокотехнологичных полимерных композиционных материалов (ПКМ), сложных сплавов и т.д.

Продуценты автокаров тесно сотрудничают с горно-металлургическими, химическими и иными компаниями, а также отраслевыми НИИ. Основная цель – использовать достижения науки и техники для усиления физических и механических качеств конструкционных узлов, и снизить вес автомобиля.

Большинство совместных проектов связано с применением в автомобильной индустрии на основе полимерных композитных материалов. Так, концерн Ford совместно с химической компанией DowAksa и американским центром инноваций реализует крупный проект по созданию принципиально нового средства передвижения с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Идея основана на широком использовании в авто углеродных волоконных композитов.

Видео о композитных материалах автомобиля

Первые позитивные результаты уже нашли отражение в Ford GT. Эксперты отмечают улучшенную управляемость и быстрый разгон машины, чего трудно добиться без придания отдельным компонентам повышенной гибкости и жесткости. Из углепластика изготовлен кузов. Колесные диски представлены специальными алюминиевыми сплавами. Это дало возможность снизить вес болида на 12%. Всего же концерн предполагает уменьшить вес крупногабаритных кроссоверов на 300 кг. Нано материалы использованы в автомобильной краске, что предотвращает поверхность от царапин и мелких сколов.

Ставку на углеродное волокно и алюминий делает также концерн Mercedes. Они внедряются для замены стальных компонентов. Из них изготавливаются корпуса моторов, несущей системы балочной конструкции, В обновленной серии SL65 Black Series благодаря нововведениям масса кара сократилась почти на 170 кг. Это позволило повысить эффективность автомобиля в целом.

Специалисты автомобильного гиганта Audi также много внимания уделяют расширенному применению в своей продукции полимерным композиционным материалам. Так, они намерены все пружины выполнять из особо прочных стекловолоконных полимеров. Новые разработки только этих компонентов приведут к снижению веса пружин на 40%, а машины — на 5 кг. Уменьшится расход топлива. Помимо стекловолокна изделия будут включать углеродные пластики, алюминиевые сплавы.

Сейчас новые конструкционные материалы проходят апробацию на средних седанах, но в скором времени из них предполагается изготавливать пружины для тяжелых грузовиков, работающих в условиях повышенных нагрузок. Они нуждаются в особой прочности, эластичности и жесткости. С этой задачей по силу справиться скрученным стекловолокнам, усиленным эпоксидной смолой и другими компонентами. Пружины из сложных высокотехнологичных полимерных композиционных материалов в отличие от стальных не подвержены коррозии, нейтральны к реагентам и химикатам, используемым на мойках. Помимо этого, они экономичнее в изготовлении, так как менее энергетически затратные. Для их выпуска не нужны большие мощности со сталеплавильными печами, а достаточно небольших цехов.

Nissan также предполагает снизить вес автомобилей. Для Infiniti Q50 уменьшение составит примерно 15%. Этого показателя производитель планирует добиться за счет применения новых стальных сплавов. Улучшение их эластичности и прочности позволит внедрять более тонкие материалы по сравнению с ныне используемыми стандартными товарами.

Производители автомобильных компонентов также активно работают над разработкой материалов с заданными свойствами. Сталелитейная компания ArcelorMittal разработала с использованием нанотехнологий новый стальной сплав, который при сохранении потребительских свойств способен уменьшить расход материала на изготовление конструкций. В среднем для внедорожника снижение веса может составить от 80 до 90 кг.

Toyota активно заменяет в автомашинах медные электрические провода на изделия из специальных алюминиевых сплавов. Они обладают повышенными токопроводящими свойствами. Снижение веса авто при этом составит от 6 до 14 кг.

Высокотехнологичные полимерные композиционные материалы задействованы в дизайнерском оформлении транспортных средств. Из них производится обшивка салона. Помимо декоративных целей новые материалы также нацелены на сокращение веса авто.

Источник статьи: http://remontpeugeot.ru/avtozhizn/novye-kompozitnye-materialy-v-avtomobile-primenenie-konstrukcii.html

Материал для кузова автомобиля

Кузов, несомненно, является важнейшей составляющей автомобиля, сочетающей в себе безопасность, управляемость и дизайн. Для того чтобы в производстве кузова учитывались все эти факторы, конструкторы постоянно находятся в поиске новых технологий и материалов. В этой статье мы предлагаем рассмотреть преимущества и недостатки материалов, используемых для изготовления автомобильных кузовов.

Кузов из стали

На современных автомобилестроительных предприятиях используются стальные кузова из различных сплавов. Так, например, наружные панели кузовных деталей нетривиальных форм выполняются из листовой стали, отличающейся прекрасной пластичностью. Высокопрочные сорта стали используют для выполнения силовых кузовных деталей. На сегодняшний день, стальные кузова самые недорогие, благодаря чему такая техника пользуются огромной популярностью на автомобильном рынке.

К существенным недостаткам кузовов из стали следует отнести их немалый вес и подверженность процессам коррозии, что принуждает автопроизводителей использовать различные защитные приёмы, например, оцинкование стальных элементов.

Кузов из алюминия

В производстве автомобильного кузова алюминиевые сплавы стали применять не так давно. К неоспоримым достоинствам алюминия относятся антикоррозийность, а, непосредственно, кузов из алюминия, учитывая одинаковые показателями жёсткости и прочности, обладает гораздо меньшим весом, нежели его аналог из стали.

Но, несмотря, на столь весомые преимущества, алюминиевые детали обладают низкой шумоизолирующей способностью. Именно поэтому производители алюминиевых кузовов прибегают к противошумовой изоляции, что, в результате, приводит к удорожанию конструкции. Кроме того, вышеуказанные факторы в будущем могут привести к тому, что для проведения ремонтных работ может потребоваться специализированное оборудование.

Если вам необходим ремонт кузова автомобилей марки Huyndai или KIA, то специалисты нашей компании готовы на оперативное выполнение работ любого уровня сложности.

Кузов из пластика

Всего несколько лет назад пластик был признан наиболее перспективным кузовным материалом. И, неудивительно, ведь пластик в разы легче своих вышеупомянутых «собратьев», он может принимать любые, самые причудливые формы, и красить его гораздо дешевле: покраска проводится в процессе изготовления. К тому же этому материалу не страшна ржавчина.

Что касается минусов, их меньше, нежели плюсов, но они куда внушительнее. Так, пластмасса способна изменять свои характеристики под воздействием высоких и низких температур: при минусе пластик становится хрупким, а зной способен размягчить этот податливый материал.

Учитывая недостатки пластика, из него не представляется возможным изготовление деталей корпуса, на которые может быть оказано силовое воздействие. В настоящее время, производят только пластиковые навесы, бампера и крылья.

Гибридный (композитный) кузов

Современная отрасль автомобилестроения предлагает ещё один тип кузовного материала — композитный. Это своего рода, гибрид, который получается из нескольких соединённых материалов. Подобные кузова отличаются высоким качеством, поскольку в них воплощены самые достойные характеристики каждого компонента.

Немаловажный плюс композитных материалов заключается в долговечности. Из них выполняются сплошные и самые большие детали, что значительно упрощает производственный процесс.

Зачастую, в роли композитного материала выступает углеволокно, из которого производят основу кузова для суперкара.

Очевидный недостаток углеволокна в его трудоёмкости при применении в автомобилестроении, используется даже ручной труд, что, безусловно, отражается на общей стоимости. Кроме того, углеволокно крайне трудно восстановить после деформации, например, после аварийных столкновений. Поэтому в массовое производство автомобили с кузовом из углеволокна не выпускаются.

Источник статьи: http://www.slav-avto.ru/avtolikbez/material_dlya_kuzova_avtomobilya_stal_alyuminiy_plastik/

Композитные материалы в автомобилестроении

Композитные материалы в автомобилестроении

posted by: webmin 18.01.2016 Комментариев нет

Развитие автомобильной промышленности, повышение требований к качеству и безопасности используемых материалов требует создания и применения новых форм. Материалы из углеволокна наиболее полно отвечают современным требованиям, так как обладают рядом уникальных характеристик и демонстрируют наилучшее соотношение цены и качества.

Композитные материалы для автомобилей заметно потеснили на рынке привычный металл. Причём не только сталь, но и алюминиевые сплавы, которые до недавнего времени считались во всех отношениях лучшими. В настоящее время композиционные материалы используются при создании практически любого узла автомобиля. Выпускают даже концепт-кары, корпус которых целиком состоит из композитов.

Композиты в автомобилестроении

Композиционные материалы и изделия на основе непрерывных волокон и армирующих тканей широко используются для производства внешних деталей автомобиля. Чаще всего из них делают:

• Силовые конструкции – силовые структуры дверей и сидений, защитные элементы днища.
• Элементы крепления бамперов и радиаторов.
• Декоративные элементы – декоративные панели салона, внешние декоративные панели.
• Крышки багажников, кузовные панели, тормозные диски, элементы кузова, термо- и звукоизоляцию.

Всё чаще кузова многих типов машин (в том числе тяжёлых грузовиков) полностью создаются из лёгких, прочных и недорогих углепластиков.

Углепластик в автомобилестроении

Композитные материалы для автомобилестроения – это в первую очередь продукция из углеродного волокна. Она используется в автомобилестроении уже много лет, и с каждым годом объём его применения растёт. Наиболее важное преимущество углеволокна — небольшой вес и высокая прочность. Углепластик в 5 раз легче стали и в 1,8 раза легче алюминия. Использование композитов в автомобилестроении позволяет снизить массу транспортного средства на 20-25%. За счёт этого заметно повышается эффективность работы двигателя и снижается расход горючего.

Углеродные волокна производят из синтетических и природных волокон на основе полимеров. В зависимости от режима обработки и исходного сырья получают материалы разной структуры и с разными свойствами. В этом заключается главное преимущество композитных материалов. Их можно создавать с изначально заданными свойствами под определённую задачу.

Карбон в автомобилестроении

По прочности карбон превосходит сталь (чёрный металлопрокат) в 12,5 раз. Когда мы говорим «карбон», то вспоминаем, конечно, капоты тюнинг-каров. Сейчас нет ни одной кузовной детали, которая не была бы сделана из карбона. Из него изготавливают не только капоты, но и крылья, бампера, двери и крыши. Факт экономии веса очевиден. Средний выигрыш в весе при замене капота на карбоновый составляет 8 кг. Впрочем, для многих главным будет тот факт, что карбоновые детали практически на любой машине выглядят очень стильно.

Углеродное волокно для автомобилей широко применяется в гоночной одежде. Это карбоновые шлемы, ботинки с карбоновыми вставками, перчатки, костюмы, защита спины и. т. д. Такая экипировка не только хорошо смотрится, но и повышает безопасность и снижает вес костюма (очень важно для шлема). Особой популярностью карбон пользуется у мотоциклистов. Самые продвинутые байкеры одевают себя в карбон с ног до головы.

Развитие технологии в автомобилестроении в первую очередь связано с развитием автоспорта. Наблюдая технический прогресс в области развития и применения композиционных материалов, можно уверенно сказать, что в ближайшем будущем появятся серийные автомобили с полностью композитным кузовом и многими узлами и агрегатами.

В Екатеринбурге производством композитных материалов и конечных изделий для автомобилестроения занимаются компании, входящие в холдинг «Композит». Мы предлагаем одно- и двунаправленные, а также мультиаксиальные ткани, препреги, готовые изделия из композиционных материалов. Получить консультацию и заказать необходимое количество изделий вы можете по телефону +7 (343) 302-06-26.

Источник статьи: http://ktzcomposit.ru/responsible-to-environment/

Почему легковые машины не делают из пластика

Конструкторская мысль не стоит на месте. Это относится и к инженерам-автомобилестроителям. Уже давно они пытаются улучшить кузов легковой машины, полностью отказавшись от использования металла и перейдя на пластик и композитные материалы. К сожалению, этого до сих пор не произошло. Попытаемся разобраться почему.

Недостатки автомобилей из пластика и композитных материалов

Пластик в автомобилестроении применяется довольно активно. Однако дальше декоративных панелей и обвеса дело обычно не идёт. То же можно сказать о карбоне, стекловолокне и других композитных материалах. Почему же так происходит? Вот несколько причин:

дороговизна. Для современной химической промышленности не составляет проблемы изготовить композитный материал, который будет прочнее титана. Однако цена такого материала будет чрезвычайно высока. Так что автомобиль из него будет по карману очень немногим. Простой пример: автомобиль Pagani Huayra. Его кузов целиком выполнен из высококачественного карбона. Цена этой машины начинается от 1.4 млн. долларов;

Карбоновый автомобиль Pagani Huayra по карману только очень богатым людям

низкая ремонтопригодность. Погнутый стальной кузов можно выправить. С пластиковым кузовом этот номер не пройдёт. При ударе такой кузов трескается, и отремонтировать его удаётся далеко не всегда;

чувствительность к температурам. Пластик под воздействием низких или высоких температур меняет не только размер, но и свойства. В жару он становится мягче, на морозе делается хрупким. Именно поэтому пластик в серийных автомобилях по сей день используется лишь в декоративных целях.

Машины, выполненные из альтернативных материалов

Soybean car

Soybean car (англ. «Машина из соевых бобов») – первый в мире автомобиль с кузовом из пластика, созданный Генри Фордом в 1941 году. Дизайн машины был разработан Юджином Грегори. Собственного названия этот экспериментальный автомобиль так и не получил. Кузов машины был создан из пластикового композита на основе соевых бобов.

Soybean car — детище Генри Форда, которое так и не пошло в серийное производство

Помимо сои, в состав композита входила конопля, лён, пшеница и китайская крапива (рами). Инженерам, участвовавшим в разработке машины, строжайше запрещалось разглашать состав материала. Из него было изготовлено 12 кузовных панелей, которые крепились на трубчатом кузовном каркасе. Общий вес машины составлял всего 860 кг. По словам Форда, кузов был вдвое легче и прочнее стального. Но в производство машина так и не пошла. Вначале разразилась Вторая мировая война, и промышленнику стало не до экспериментов. А в 1947 году Генри Форд умер, и о «соевой машине» тихо забыли.

Chevrolet Corvette C1

Первый Chevrolet Corvette C1 сошёл с конвейера в 1953 году. Всего было выпущено 300 автомобилей. Это были двухместные родстеры, причём все они были окрашены в белый цвет. Главной особенностью C1 был кузов из стеклопластика, который монтировался на укороченном рамном шасси, взятом от серийных экземпляров Chevrolet Corvette.

Автомобилей Chevrolet Corvette C1 было выпущено всего 300 штук

Объём двигателя составлял 3.9 литра, мощность — 152 л. c. Производство машины было прекращено в 1962 году, так как было признано экономически нецелесообразным.

ХАДИ-2

Экспериментальный автомобиль ХАДИ-2 был построен в 1961 году в КБ Харьковского автодорожного института. Для изготовления кузова использовалась стеклоткань, сложенная в 10 слоёв. Тканевые слои были разделены слоями парафина, а фиксировалась вся эта конструкция специальным клеем. Каркас кузова был сделан из сваренных друг с другом труб эллиптического сечения. Дверей в кузове не было. Машина была создана в единственном экземпляре и оборудована двигателем от мотоцикла М-72. Впоследствии автомобиль неоднократно переделывался.

ХАДИ-2 — экспериментальный автомобиль с кузовом из стеклоткани

В частности, двигатель с М-72 вначале заменили электромотором, а затем мотором от автомобиля «Москвич-412». В серийное производство машина так и не пошла.

Trabant

Автомобили Trabant (нем. «Спутник») выпускались в 1957 году в ГДР. Одной из особенностей этой машины было отсутствие бензонасоса. Топливный бак стоял рядом с двигателем, и бензин шёл в карбюратор самотёком.

У автомобиля Trabant были декоративные вставки из фенопласта и не было бензонасоса

Даже сейчас многие считают, что кузов этой машины был цельнопластиковым. Но это заблуждение. Практически все несущие части кузова были стальными, их производили обычной штамповкой. А вот для декоративных навесных панелей использовался так называемый фенопласт. Это смола на основе фенолформальдегида, смешанного с отходами хлопкового производства (очёсами), которые и служили армирующей основой.

Bayer K67

Сегодня немецкая фирма Bayer известна как производитель лекарственных препаратов. Однако в 1967 году она совместно с концерном BMW выпустила автомобиль, ставший легендарным — Bayer K67. Машину никогда не планировалось выпускать серийно. Это был исключительно экспериментальный образец с карбоновым кузовом (за что и был прозван «стеклянной машиной»).

Bayer K67 — первый автомобиль с полностью карбоновым кузовом

Главным назначением машины была демонстрация достижений немецкой химической промышленности. И следует признать, демонстрация была успешной: при проведении краш-тестов карбоновый кузов оказался вдвое прочнее стальных аналогов, в том числе и при лобовых столкновениях.

Urbee Hybrid

Этот странный двухместный автомобиль — детище компании Kor ecologic. Главная особенность автомобиля Urbee Hybrid вовсе не в гибридном моторе, который может работать как на этаноле, так и на бензине. Дело в том, что все детали этой машины были распечатаны на 3D-принтере фирмы Stratasys. В настоящий момент Urbee Hybrid существует в единственном экземпляре, и вряд ли когда-нибудь будет запущен в серию.

Urbee Hybrid — первая машина, распечатанная на 3D-принтере

Его главной задачей было продемонстрировать возможности 3D-печати. И с этой задачей он блестяще справился.

BMW i3

Автомобиль BMW i3 был выпущен в 2013 году. Этот компактный электромобиль преследовал вполне конкретные цели: быть максимально экологичным, сведя к минимуму своё воздействие на окружающую среду. Кузов BMW i3 изготовлен из углепластика, который крепится к лёгкому алюминиевому каркасу.

BMW i3 — компактный экологичный электромобиль

Главным достоинством углепластика является то, что он пружинит при лёгких ударах, а затем возвращается в исходное положение. Прочность кузова практически не уступает металлу. Электромобиль успешно прошёл краш-тесты на лобовое и боковое столкновение и набрал четыре балла из пяти возможных. В движение машина приводится электрическим двигателем мощностью в 170 л.с.

Видео: обзор электромобиля BMW i3

Alfa Romeo 4C

Выпуск Alfa Romeo 4C был начат в 2013 году. Главная особенность машины — кузов из углепластика, изготовленный на заказ фирмой ТТА. Вес кузова составляет всего 65 килограмм. Крепится кузов на каркасе из алюминиевых трубок. Общий вес Alfa Romeo 4C — 920 кг, при этом мощность двигателя — 240 л. с.

Кузов автомобиля Alfa Romeo 4C выполнен из углепластика

Итак, пластик и композитные материалы имеют массу достоинств, главным из которых является стойкость к коррозии. Но к сожалению, у этих материалов есть и недостатки, из-за которых мы ещё долго не увидим на улицах городов цельнопластиковые машины серийного производства.

Источник статьи: http://autozam.ru/interesnie-zametki/pochemu-mashiny-ne-delayut-iz-plastika.html