塑料在車用材料中所占的比例越來越多,今天的汽車占塑料的50%。(下次你坐在車里,大多數你都可以用塑料制成)但由于塑料通常比其他材料輕,所以塑料只占今天汽車重量的10%。
在過去的幾十年中,我們的汽車和卡車已經轉變成技術奇跡,變得更安全,更冷,更激動人心,同時提高燃油效率和可持續性。在這次創新的進程中,塑料的使用可能并不明顯。
福特:“與減輕重量相比,少量創新提供了更廣泛的性能和效率優勢。車輛能力的所有因素-加速,處理,制動,安全性,效率-可以通過使用先進的,輕質的材料來改善。”
那些“先進的”材料,如塑料和聚合物復合材料,碳纖維增強塑料,3-D印刷塑料部件,甚至是二氧化碳制成的塑料部件,都可以顯著改善安全性,設計和性能,并可能引發汽車制造和可持續發展的全新時代。
以下簡要介紹一些有趣的發展和未來計劃,指出這個新時代。
3-D印刷車
一些汽車制造商預計使用3-D印刷在廣泛分布的,較小的制造設施中制造汽車的可能性遠遠少于零件。還有一點指出汽車的快速定制和個性化的未來:從獨特的設計,計算機建模到建筑(印刷)在幾天,而不是幾年。這種新的制造模式也可能導致可持續性進一步改善。
雖然主流汽車制造商已經使用三維打印進行快速原型設計,以幫助汽車上市更快,但競賽正在建立符合政府安全標準和消費者業績預期的3-D印刷車。兩種方法突出了這一潛在的途徑。
為了搭建汽車底盤,Divergent3D的3D打印金屬“節點”連接到碳纖維增強塑料結構桿上,過程中看起來像組裝叮叮當玩具。該公司聲稱已經“測試了底盤的強度和耐久性,并且比目前的技術更強”。附加部件也是三維印刷,可以在三十分鐘內組裝。
Divergent3D的原型,BladeSupercar的機身是由塑料復合材料制成,但該公司表示:“由于機身不結構,可以從幾乎任何東西-甚至氨綸制成”。該車重不到1400磅并在約2.5秒內從零開始到60。
Divergent3D設想各種公司在廣泛分布的微型工廠中使用其技術,可以快速創建定制汽車。該公司聲稱這種制造將徹底減少汽車制造的環境足跡。
本地汽車公司是家以碳纖維增強塑料制成的三維電動汽車,名為Strati。三維印刷Strati的過程是非常有效的-只需要幾天的時間打印車身,這是制造一個大件。
整個車子只有50個左右的零件。考慮到傳統制造的汽車可以容納數以萬計的精心組裝的零件,這意味著提高效率,節省成本和方便汽車制造的巨大潛力。本地汽車公司正在開發更多的車輛,包括OLLI公共交通工具(見下文)。
主流汽車制造商正在注意到這些制造業的進展。例如,在2017年3月,福特宣布測試大規模的三維印刷,以應用于未來的生產車輛和個性化汽車零件。福特指出,印刷的汽車零件可以比傳統制造的零件輕,這可以幫助提高燃油效率。福特:“例如,3D印刷擾流板的重量可能不到其鑄鐵件的一半。”
OLLI
OLLI是在華盛頓特區的公共道路上使用的3-D打印技術建立一個自我驅動電動汽車。用于車輛的復合材料是80%丙烯腈丁二烯乙烯(ABS)塑料和20%碳纖維。
OLLI擁有多個人的乘車分享經驗,融合了IBM沃森的認知計算能力。車手們跳上去請求晚餐或觀光地點的建議,然后隨著OLLI將他們帶到那里坐下來放松身心。除了輕量化和高效率的動力外,許多零件都可以在OLLI的使用壽命結束時重新使用,這意味著OLLI可以代表環保型公共交通工具的未來。
斯培拉
三輪“汽車”并不是什么新鮮事物,而是以塑料制造主要是相當新的。
Spira是一種三輪車,主要由堅韌的蜂窩玻璃纖維制成,ABS塑料,以及聚丙烯塑料泡沫的厚保護層。制造商表示,該設計為駕駛員,行人和摩托車騎士提供了更好的安全保障,他們占很大比例的車輛死亡人數,特別是在發展中國家。
在圣地亞哥,一個Spira被一個命中和奔跑的司機打了。飛鏢和司機在碰撞后滾四次,兩者都被抓起來,但很好。公司首席執行官帶來了Spira向汽車展示展示其韌性。
Spira現在可以在有限的基礎上,但CEO看到作為交付和自主車輛以及發展中國家的巨大機會。它的重量輕,比通常由電動機驅動的典型汽車便宜得多,并被許可并作為摩托車保險。在圣地亞哥車展上,首席執行官告訴塑料,該公司正在開發一款類似的四輪車。
雖然這樣一個徹底重新設計的車輛的未來是不確定的,但它揭示了塑料對改善車輛安全性和可持續性的貢獻。
汽車零部件由稀薄的空氣制成
福特已經宣布計劃使用塑料制造汽車零件,部分來自捕獲的二氧化碳廢物流。福特表示,二氧化碳將用作制造泡沫塑料的原料,用于座墊,座椅靠背,地板墊和其他部件,如側板和控制臺。
福特的研究人員說,他們受到攝入二氧化碳并產生復雜糖的植物的啟發。同樣地,福特正在采取過量的二氧化碳,并在汽車中使用耐用的塑料。即使不是糖,研究人員說:“我們認為它很甜蜜。”
福特的研究人員預計,由于測試要求和擴大生產所需的時間,新的生物材料將在四年內投入使用。該公司計劃使用捕獲的碳開發更多的塑料材料,以促進可持續發展。
未來?
當然,沒有人可以預測車輛的未來發展方向,但是這些進步重申了塑料在當今汽車中的關鍵作用,使得它們更節省燃料,更安全,更有趣的駕駛和減少他們的環境足跡。塑料在可預見的將來很可能會繼續發揮作用。