تطبيق المواد الخفيفة في السيارات

1. الخلفية والاتجاهات

الطلب خفيف الوزن: كل 10 ٪ انخفاض في وزن السيارة يمكن أن يقلل من استهلاك الوقود بنسبة 6 ٪ - 8 ٪. بكثافة تتراوح بين 0.9-1.5 جم/سم ، تعد البلاستيك بدائل مثالية للمعادن مثل الصلب (7.6 جم/سم).

حماية البيئة وتوفير الطاقة: البلاستيك قابلة لإعادة التدوير ، ويتم استخدام بعض المواد البلاستيكية القائمة على الحيوية في الأجزاء الداخلية ، مما يقلل من انبعاثات الكربون. على سبيل المثال ، يؤدي استبدال الزجاج بالبولي كربونات (PC) إلى تقليل الوزن بنسبة 50 ٪ ويقلل من انبعاثات CO₂.

مزايا التكلفة والعملية: البلاستيك سهلة العولبة والمعالجة ، وتبسيط خطوات التصنيع. خفض اعتماد Daimler-Chrysler للمصدات البلاستيكية التكاليف بنسبة 12 ٪ والوزن بنسبة 9 ٪.

2. مجالات التطبيق الرئيسية

الأجزاء الداخلية (56 ٪ من إجمالي استخدام البلاستيك السيارات):

• لوحات الأدوات: النوع الناعم (PVC/ABS Skin + PU Foam) والنوع الصلب (PP ، صب حقن ABS).

• المقاعد: رغوة PU الناعمة كمواد وسادة. الألياف الطبيعية (مثل قشرة جوز الهند) تعزز التهوية.

• لوحات الأبواب: ABS Skeleton + PU Poam Skin ، أو TPO مادة لإعادة التدوير.

• العناوين الرئيسية: PP FOAM الركيزة + النسيج غير المنسوج/PVC ، مما يوفر الصوت والعزل الحراري.

الأجزاء الخارجية:

• مصدات: سبائك الكمبيوتر/PBT (مقاومة عالية التأثير) ، PP المعدلة (التكلفة المنخفضة). استخدم سانتانا PP Copolymerized مع المطاط.

• شبكات الرادياتير: سبيكة ABS/PC أو ASA (مقاومة للطقس ، خالية من الطلاء) ، مما يقلل من التكاليف بنسبة 50 ٪.

• المصدات: تشديد PP ، FRP ، أو PU Elastomers مع مقاومة الطقس الممتازة.

الأجزاء الوظيفية:

• خزانات الوقود: HMWHDPE مركبات متعددة الطبقات ، مقاومة كيميائيا ومقاومة للتأثير.

• مشعبات المدخول: الألياف الزجاجية المعززة نايلون (PA) ، مما يقلل من الوزن بمقدار 1 كجم وتحسين الكفاءة بنسبة 15 ٪.

• أنظمة الإضاءة: Windows ومصابيح الكمبيوتر/PMMA ، 40 ٪ - 50 ٪ أخف من الزجاج.

توليد القوة:

• أغطية المحرك/رؤوس الأسطوانات: تعديل السلطة الفلسطينية ، 50 ٪ أخف وزنا و 30 ٪ أرخص.

• المحركات البلاستيكية (المرحلة التجريبية): 50 ٪ أخف وزنا من المحركات المعدنية ، مع ضوضاء أقل بنسبة 30 ٪.

3. تقنيات المواد الرئيسية

• المواد البلاستيكية العامة ذات الأداء العالي: PP (50 ٪ من المواد البلاستيكية للسيارات) ، ABS تحسن عن طريق تعزيز الألياف (على سبيل المثال ، الألياف الزجاجية) وتعديل التأثير (على سبيل المثال ، POE تشديد).

• المركبات: FRP (المواد البلاستيكية المقواة بالألياف) لألواح الجسم والانحرافات ذات الصلابة العالية. SMC (مركب صب الألواح) للمصدات وهياكل الجسم ذات القوة العالية والوزن المنخفض.

• البلاستيك الهندسي المتخصص: سبيكة PC/PBT للمصدات مع مقاومة الحرارة وقوة التأثير ؛ TPO لجلود لوحة العدادات مع قابلية إعادة التدوير.

4. المقارنة المحلية والدولية

• فجوة الاستخدام: في البلدان المتقدمة ، يصل استخدام المواد البلاستيكية في المركبات إلى 150 كجم لكل سيارة (13 ٪ من الوزن) ، بينما في الصين يبلغ 110 كجم لكل سيارة (10 ٪). بالنسبة لسيارات الركاب ، تتجاوز البلدان المتقدمة 100 كجم لكل سيارة ، بينما يبلغ متوسط الصين 70 كجم.

• فجوة التكنولوجيا: تنطبق ألمانيا واليابان على نطاق واسع PVC و PU و PP و ABS و FRP ؛ تعتمد الصين بشكل أساسي على PP و PVC ، مع استخدام محدود للمواد المتقدمة مثل ألياف الكربون.

5. اتجاهات التنمية المستقبلية

• مواد عالية الأداء: المركبات النانوية ، والبلاستيك القابلة للطلاء ، والبلاستيك الحراري المقوى بالألياف.

• الاستدامة: المواد البلاستيكية القابلة للتحلل والحيوية ، وخاصة للتطبيقات الداخلية.

• التصميم المتكامل: صب واحد من الأجزاء الكبيرة (مثل مصدات ولوحات المعلومات) لتقليل خطوات التجميع.

6. التحديات والفرص

• تكنولوجيا إعادة التدوير: من الصعب إعادة تدوير المركبات متعددة المواد (مثل لوحات الأدوات) ، والتي تتطلب تصميمات لفصل سهلة.

• التحكم في التكاليف: يمكن أن تقلل PP القابلة للطلاء والمواد الخالية من الطلاء من تكاليف ما بعد المعالجة.

خاتمة

أصبحت المواد البلاستيكية الهندسية المعدلة ، مع مزايا في الوزن الخفيف ، والتكامل الوظيفي ، وحماية البيئة ، مواد أساسية في صناعة السيارات. مع التقدم في المركبات وسبائك البوليمر ، ستتوسع التطبيقات إلى أنظمة توليد الطاقة وهياكل الجسم ، مما يؤدي إلى تسريع انتقال الصناعة نحو الكفاءة والاستدامة. يجب على المؤسسات الصينية تعزيز البحث والتطوير في مواد عالية الأداء لتضييق الفجوة مع القادة العالميين.