Иновативни материали и бъдещи технологии в автомобилостроенето

Инструменти, материалиТехнологииАвтомобилостроене в България - специално издание на сп. Инженеринг ревю • 15.09.2016

Иновативни материали и бъдещи технологии в автомобилостроенето
Иновативни материали и бъдещи технологии в автомобилостроенето

Tехнологичните подобрения в областта на компютрите, смартфоните, безжичните комуникации и облачните услуги се обединяват, за да подобрят безопасността на интернет потребителите. Тази свързаност все повече изменя и света на автомобилостроенето. Според компанията за пазарни проучвания ABI Research, процентът нови леки автомобили, доставяни с фабрично инсталирана телематика, се е увеличил от 10% през 2010 г. до 62% през 2016 г.

В съвсем близко бъдеще е възможно автомобилите да “говорят” помежду си на пътя. Споделянето на информация между автомобилите може да сигнализира на превозните средства, че километри по-напред движението изведнъж е спряло, така че водачите да намалят скоростта предварително.

Интелигентни кръстовища пък ще позволят комуникацията между светофари и превозни средства, тъй като сензори ще отчитат, ако друго превозно средство преминава на червено.

Светофарите също така могат да бъдат синхронизирани да облекчават трафика и разхода на гориво – например ако само едно превозно средство чака на светофар късно през нощта, светлината може да бъде програмирана да премине на зелено.

Изграждане на безпилотни автомобили в бъдещето
Водещите производители разработват автомобили, които сами се паркират, спират при наличие на опасност и карат по платното без помощта на водача. Всички идеи, които някога са съществували само във въображението на писателите на фантастика, в момента се разработват и тестват от автомобилни производители в лаборатории и по пътищата из целия свят.

С популяризирането на полуавтономните функции в превозните средства съвсем скоро напълно безпилотните автомобили ще започнат да навлизат комерсиално. Една съвременна технология в развитие, която се предвижда да стане широко разпространена в бъдеще, са сензорите, които могат да разчитат пътни знаци и светофари, като в същото време използват системи за комуникация между превозните средства (V2V) или между превозно средство и пътна инфраструктура (V2I).

Смяна на ролите при технологичните иновации
Неотдавна, технологичните разработки на изследователите от военната и космическата промишлености се приспособяваха за автомобилната промишленост. Но днес тези роли видимо са се сменили – производителите на автомобили са на първа позиция по технологични иновации.

Въпреки че Конгресът на САЩ например е поставил за цел една трета от бойната флота на държавата да се състои от безпилотни превозни средства до 2015 г., въоръжените сили все пак изостават от производителите на автомобили.

Възход на колаборативни роботи
Повече от век след като Хенри Форд инсталира първата поточна линия, автомобилните производители са изминали дълъг път, за да стигнат до интегрирането на роботи, компютри и друга автоматизация в процеса на високотехнологично производство. Така в модерните автомобилни производствени линии, половината работа се изпълнява от човешка ръка, а другата половина – от машини.

В същото време, ново поколение интелигентни, по-малки и по-прецизни роботи е на път отново да преобрази производството, този път като работят наред с хората. Т. нар. колаборативни роботи, или “cobots”, вече са често срещани в производствените площи на автомобилните производители, където работят съвместно с хората и улесняват редица дейности.

Съхранение на енергия
Наскоро разработената технология “Intelligent Energy Loop” представлява система за рекуперативно спиране, която използва кондензатор, за да превърне кинетичната енергия от спирането на автомобила в електрическа.

Самата система е подобна на тези при състезателните коли и хибридите, но за разлика от тях енергията не се изразходва за батерията, която захранва двигателя, а се съхранява и след това се използва за захранване на електрически компоненти като фарове, климатик и аудиосистема. Това намалява нуждата от горене на допълнително гориво за захранване на електрическите системи.

Нанотехнология и наноматериали
Автомобилните компании използват нанотехнологиите и наноматериалите, за да подобрят работата на автомобилите и да отговорят на нуждите на потребителите, наред с регулаторните изисквания.

Някои производители използват композитни материали, като проводими въглеродни нанотръби, в горивни системи и други авточасти още от края на 90-те години. Други използват нанокомпозити в брони, което прави материала до 60% по-лек, но два пъти по-устойчив на удар и надраскване.

Трети пък проучват употребата на наноцелулоза, което представлява лек, силен като въглеродни влакна материал, който за сметка на това е евтин за производство. Подобни технологии могат да направят колите много по-леки и с по-нисък разход на гориво.

Някои примери за разнообразието от приложения, които наноматериалите намират в автомобилната индустрия, са: гуми, подсилени с наночастици за по-добра устойчивост на износване; автомобилни покрития с по-голяма устойчивост на надраскване и подобрен блясък; незапотяващо се покритие за фарове и предни стъкла; структурни пластмасови части, които съчетават по-добри механични характеристики и по-малко тегло.

Графен
Често наричан “чудотворен материал” графенът, представлява форма на въглерода, която е 200 пъти по здрава от стомана, но е тънка колкото един атом. Според The Wall Street Journal, графенът е предизвикал “златна треска” в научните полета в световен мащаб, а стотици компании и университети се надпреварват да разберат, патентоват и спечелят по-усъвършенствания вариант на обикновения молив.

Аерогел
Първоначално разработен от НАСА за използване в скафандри, аерогелът е един от най-леките материали в света. Съставът му е 99,8% въздух, но въпреки това той може да запази твърдата си форма. Полиамидът, състоящ се от напречни връзки, е лек и порест материал с ниска топлопроводимост, което го прави идеален за множество автомобилни приложения.

Аерогелът може да се оформи на блокове или тънки покрития за звукова или топлинна изолация, намаляване на вибрациите, както и навсякъде в превозните средства, където в момента се използва подсилваща конструкцията пяна. Аерогелът е гъвкав и притежава изключителна издръжливост на натиск и опън.

В допълнение на това, материалът може да издържа на температури до 400 °C. Тъй като осигурява по-добра топло- и звукоизолация, учени от НАСА съобщават, че общото тегло и размер на самата изолация може да се намали. Това дава възможност за използването на по-малък краен продукт, т.е. води до намалени производствени и други разходи.

Стъкло на смартфони
Някои автомобилни производители вече произвеждат превозни средства, оборудвани с химически закалено стъкло – познато в сферата на смартфоните като “Gorilla Glass”. Стандартното ламинирано предно стъкло на автомобилите се състои от два слоя закалено стъкло, поставени от двете страни на прозрачно, термопластично свързващо вещество.

Новото хибридно стъкло вместо това използва няколко слоя – един панел закалено автомобилно стъкло, което служи като вътрешен слой, външен слой от темперирано стъкло и звукопоглъщащ термопластичен слой по средата. Крайният продукт може да се използва за предно стъкло или покритие на заден двигател и е с 32% по-лек.

Хибридното стъкло Gorilla Glass също така е приблизително от 25% до 50% по-тънко от стандартното стъкло за автомобили, но е също толкова и дори по-издръжливо от него. Дебелината на стандартното стъкло обикновено е от четири до шест милиметра, докато Gorilla Glass е с дебелина от три до четири милиметра.

В резултат на тази разлика значително се намалява и общото тегло на всеки панел. Освен това, хибридното стъкло е по-здраво, тъй като при изработването му се използват иновативни технологии за намаляване на замърсяването, химическо укрепване, обработване на ръбовете и изграждане на слоевете.

Top