» » Как автопроизводители снижают вес своих автомобилей
Статьи
1.08.16 (22:05)
589
Источник © 1gai.ru, Eric

Как автопроизводители снижают вес своих автомобилей

Вот, что автопроизводители имеют ввиду под термином «снижением веса»

Как автопроизводители снижают вес своих автомобилей

Автопроизводители используют хитроумные уловки для того чтобы максимально сбросить вес со своих моделей автомобилей. Рассмотрим, как они это делают на примере GM.

 

Независимо от того, на чем вы едите, правила игры будут одинаковыми: чем больше машина весит, тем больше энергии требуется, чтобы перемещать ее в пространстве. Это означает, что необходимо больше топлива, а увеличение сгорающего бензина/дизеля увеличивает количество выбросов. Поскольку экологические нормы постоянно ужесточаются, автопроизводителям приходится выискивать возможности ставить свои транспортные средства на «диеты», чтобы максимизировать эффективность их использования, насколько это возможно на нынешнем этапе развития технологий.

Как автопроизводители снижают вес своих автомобилей

General Motors, как и другие автопроизводители идет по тому же пути снижения веса своих автомобилей, в ход идут новейшие материалы и различные технические улучшения конструкции.

 

Смотрите также: Автопроизводители снижают вес автомобилей

 

"Мы считаем, что не бывает универсальных материалов для автомобилестроения", заявил Чарльз Клейн, специалист отвечающий за глобальную стратегию уменьшения выбросов CO2 в GM. Смысл этого заявления истолковать просто, в каждом транспортном средстве сейчас используется смесь различных металлов и пластиков, в том числе созданных на основе углеродного волокна. Даже полностью алюминиевый Ford F-150, который так любят позиционировать как полностью алюминиевый пикап, в своей основе стальную конструкцию.

 

С первого взгляда кажется, что задача перед автопроизводителями стоит несложная и для ее решения требуется немного. Вычислить самые легкие материалы для создания автомобиля, интегрировать их в конструкцию машины и дело будет решено. Но присмотревшись внимательнее окажется, что дело обстоит куда как сложнее.

Как автопроизводители снижают вес своих автомобилей

Во-первых, выбранное сырье должно быть не только легким, оно должно также не потерять в прочности по отношению к тому металлу или пластику, который использовался ранее. То есть его физические свойства должны быть равными или немного уступать исходному материалу. Здесь на помощь инженерам приходят различные конструкции, повышающие жесткость кузова и его элементов, усиления, новые типы сварки и соединения, повышающие жесткость автомобиля.

 

Во-вторых, исходное сырье должно быть ненамного дороже стандартного материала. Здесь уже сложнее. Взять, например, алюминий, а точнее его сплавы. Это действительно легкий, жесткий и по многим параметрам более прогрессивный материал, чем сталь. Плюс ко всему он не так сильно боится коррозии, в отличие от той же стали. НО! Он очень дорог в производстве. А значит стоимость кузова автомобиля будет выше. Если кузов подорожает, то автопроизводитель будет вынужден начать экономить на других частях автомобиля, чтобы его товар остался конкурентоспособным.

 

Те же самые сложности (но помноженные на три) мы видим и с использованием новомодного композитного материала как карбон. Он только начал протаривать дорогу в серийном производстве автомашин, но давно и отлично зарекомендовал себя в автоспорте. Почему так долго им пренебрегали в массовом производстве? Все упиралось в сложности и дороговизну производства.

 

Третий пункт вытекает из предыдущего. Если кузовные элементы будут стоить дороже, при ДТП алюминиевые запчасти также влетят в копеечку владельцу автомобиля, что также скажется на спросе на такой автомобиль. Зачем обывателю переплачивать за эксплуатацию, если можно взять менее навороченный, но простой и дешевый в эксплуатации автомобиль?

 

И наконец, производство таких автомобилей потребует более сложных и дорогих технологий. Сами понимаете, что платить в конечном счете за все улучшения будут потребители.

 

Даже сталь прошла долгий путь модификаций и улучшений. Инженеры создали многочисленные сорта высокопрочной стали. Детали из высокопрочной и ультрапрочной весят меньше чем те же детали, созданные из обычного металла, но при этом они прочнее и легче переносят нагрузки. По этой причине, при изначальной более высокой стоимости за единицу веса, современная сталь с прогрессивной технологией производства не выйдет за бюджет производства.

 

Итог: такие материалы как алюминий, углеродное волокно и магний предлагают значительную экономию веса по сравнению со сталью, но они слишком дороги для того чтобы широко использоваться в обычных транспортных средствах.

Как автопроизводители снижают вес своих автомобилей

Инженеры GM при производстве кузовов новых автомобилей объединили различные типы сталей для обеспечения безопасности при проектировании конструкции кузова. Значит, если сталь стала прочнее, автомобиль должен стать «железобетонным»? Далеко не факт. Вы, наверное, ни раз замечали, что при аварии современные машины мнутся словно они сделаны из фольги. Это не брак, так задумано производителем. Подобным образом срабатывают зоны деформации, поглощая энергию удара и уберегая пассажиров от серьезных травм. В таких зонах не используется высокопрочная сталь. Ее удел создавать силовой каркас вокруг салона автомобиля.

 

Поведение современного автомбиля в аварии проверяется не в масштабных краш-тестах, а на компьютерах. Десятки миллионов вычислительных часов потребовались для разработки математической модели Cadillac CT6, в том числе на компьютерах рассчитывались прочностные и весовые характеристики. Программным путем подбирались материалы, которые должны использоваться в кузове, просчитывалась и испытывалась конструкция кузова. На выходе инженеры получили конечный продукт, который при реальных краш-тестах повел себя точно также как это было рассчитано в виртуальной модели.

Как автопроизводители снижают вес своих автомобилей

В CT6 использовались все виды трюков для снижения веса при сохранении структурной жесткости. Эта модель GM в этом плане действительно показательна. Только представьте, что современный пластик (мы сейчас говорим не о углеродном волокне) может быть таким же прочным как сталь, главное для него создать нужную структуру. General Motors разработал ее. Это новая сотовая структура.

Как автопроизводители снижают вес своих автомобилей

GM создало совершенно новую архитектуру известную как «Omega Platform». Она получилась жесткой за счет комбинации легковесных материалов и современных технологий литья. При желании вы можете детальнее ознакомиться с ней в нашей статье:

 

Технические характеристики: Cadillac CT6, его секреты и его будущее

 

Интересное и очень необычное решение для серийно выпускающегося седана.

 

Экономия веса не упирается только в кузовную основу машины. Процесс поиска откуда бы можно еще «отщипнуть» грамм происходит в масштабе всей конструкции. Из граммов складываются килограммы. 45 сэкономленных килограмм сэкономят от 1 до 2% топлива. В текущей модели Camaro по сравнению с предыдущей генерации было сэкономлено 181 кг, выгоду для кошелька и экологии считайте сами.

 

С другой стороны, клиенты хотят функционала, и автопроизводители должны постараться сбалансировать вес таких элементов как большие экраны информационно-развлекательных систем или дополнительных подушек безопасности.

 

Другие используемые технологии и материалы могут уменьшить количество деталей, необходимых, например, для облицовки внутренней панель багажника. У GM они сделаны из магния при помощи технологического процесса, называемого формирование выдуванием. Магний нагревают до 450 градусов по Цельсию, что доводит его до консистенции жевательной резинки и затем его нагнетают под давлением в пресс-форму. Таким образом сложные детали могут быть изготовлены в цельном виде, вместо того, чтобы скреплять их из нескольких компонентов штампованной стали.

 

Почему Volvo считает, что у нее получится сделать свои автомобили к 2020 году, самыми безопасными в мире?

 

Помимо этого, GM взяло на вооружение метод точечной сварки в серийном производстве, позволяющий соединять разнородные металлы, к примеру, алюминий со сталью. Он позволяет избавиться от заклёпок, что придает конструкции большую прочность и опять же, снижает вес.

 

Как автопроизводители снижают вес своих автомобилей

К сожалению не все технологии можно применить в машиностроении в короткий срок. К примеру, углеродные колесные диски GM все еще имеют определенные проблемы с производством и внешним видом, а легкая цельная композитная панель днища кузова, которая потенциально могла бы заменить 16 штампованных стальных деталей до сих пор имеет некоторые точки напряжения, которые сводят все разработки на нет. Тем не менее в батарейном отсеке Chevrolet Spark была применена именно такая технология и на данный момент к ней нет никаких нареканий.

Как автопроизводители снижают вес своих автомобилей

"Уменьшение массы является сложной задачей," подводят итоги специалисты GM. "Несложно сделать легкий автомобиль, но не так просто сделать его жестким. В нем должны использоваться структурные материалы, а это не дешево. В нем должен использоваться правильный материал в нужном месте и применяет его необходимо с умом".

Оцените новость:
Поделиться
Хотите ли вы уехать из России?
 
Оформи еженедельную рассылку 1gai.ru