26.08.2011. Главным вызовом для автомобильной отрасли является, конечно, утончение кузова. Чем меньший вес автомобиля, тем лучшие эксплуатационные показатели, меньший расход топлива и меньшие выбросы СО2, и, таким образом, энергоемкость автомобильной промышленности. Уже когда-то революцией был метал, выдерживающий высокое давление, благодаря которому удалось снизить вес кузова до около 20 процентов. Ждет ли в будущем на нас и композитная революция?

Проектировочные бюро на протяжении нескольких декад серьезно задумываются над адаптацией решений, применяемых в производстве эксклюзивных благ для нужд автомобильной отрасли. На протяжении многих лет из композитов изготовляются теннисные ракетки, лыжи или доски для сноубординга, и совсем недавно также и модели автомобилей эксклюзивных производителей. Например, Мерседес Бенц С класса построен из более 30 частей, изготовленных из натуральных волокон, но настоящий прорыв отметили два года тому назад. В конструкции небольшого спортивного автомобиля Artega GT применены полиуретановые системы от концерна Elastogran.

Сегодня главным производителем автомобильной химии и композитных материалов является фирма BASF. Elastogran является дочерним предприятием, которое для нужд немецкого концерна создало патентованный технологический процесс для производства композитных обшивок. Наиболее интересным выглядит конструкция прототипа капота. Известно, что капот должен крепиться к каркасу кузова. Обшивка, на самом деле, склеена с двух композитных плоскостей, но между ними не установлены стальные балки жесткости. Такое оребрение предотвращает дрожания плоскости и укрепляет целость в местах крепления петель. Дополнительно данное пространство (между композитами) заполняют глушащей и изолирующей пенкой. Таким образом, здесь мы имеем дело с гибридной конструкцией.

Кузов Artega GT отштампован в целости из углеродного волокна, которое попало на пространственную раму, изготовленную из сплава алюминия. Такое продвинутое решение значительно ограничило вес автомобиля – до 1100 кг. Крылья, задняя часть автомобиля, его передняя часть и боковые элементы изготовлены из Elastolitа, то есть, микроклеточного полиуретана, упрочненного углеродным волокном. Он характеризуется незаурядной солидностью, плотностью состава и очень хорошей устойчивостью к ударам, и даже при экстремально низких температурах. Почему не одобрить достоинства композита для нужд многосерийного производства?

Не так давно серьезным ограничением являлось отсутствие промышленного метода по производству композитных автомобильных кузовов. На сегодняшний день, преградой является лишь дорогостоящие технологии и отсутствие разработанных технологий ремонта. Несмотря на тот факт, что композиты проявляют исключительно желанные параметры прочности и они исключительно легкие, но проблемой является соединение элементов кузова в одну целость. Почему? Стальные обшивки можно сваривать, а благодаря пластичности металла, его можно восстановить к первичной форме и т.п.

– Тем временем, ремонт композитных элементов в принципе невозможен, особенно тех, которые изготовлены из углеродного волокна. Противопоказан также какой-либо ремонт элементов со стальной сетки, который входит в состав материала ПУ, то есть, например, элементов упрочняющих бампера – подчеркивает Тони Сидл. – На сегодняшний день, только композиты, изготовлены из стеклянного волокна, можно ремонтировать.

Композит
Существует много дефиниций композита, однако их сущность одинакова. Композиты являются материалами, в состав которых входит как минимум два разные с химической точки зрения материала, с четкой границей раздела между компонентами (фазами). Исходя из простого подытоживания свойств, данная структура имеет лучшие свойства, а иногда и новые или дополнительные по отношению к компонентам, применяемым отдельно. «Внешне» композит дальше остается монолитным материалом, хотя в его структуре по-прежнему видны границы между компонентами.

Применение композитных материалов в автомобилях разного типа, позволило увеличить прочность и жесткость при одновременном уменьшении веса элементов. Их достоинством является высокая механическая жесткость и прочность, легкость при монтаже и высокая устойчивость к типичной болезни традиционных материалов, то есть «усталость» и коррозия. Очень важным показателем является эффективное гашение дрожаний, особенно в конструкции скоростных болидов. Более широкое применение композитов позволяет ограничивать износ невосстанавливаемых материалов. Все это переносится на экологические и экономические факторы, которым значительно больше уделяется внимания в сегодняшнее время, чем на протяжении предыдущих декад.

Несмотря на кризис в мировой экономике, спрос на различные виды композитов не падает. Согласно оценкам специалистов, к 2013 году всемирный ежегодный рост спроса на этого типа материалы будет составлять 4%. Уже сегодня считается, что 28% всех композитов применяются как элементы конструкции в автомобильной промышленности, строительстве и авиации. Что также интересно, к производителям изделий для автомобильной промышленности поступают сигналы об улучшении ситуации, особенно в популяризации композитных материалов, а точнее, в заинтересованности легкими электромобилями. Для автопроизводителей желание снизить вес автомобиля – несомненное. Сегодня работа над созданием крупногабаритных элементов кузова находится уже на очень продвинутом уровне.

Чего могут остерегаться традиционные автомастерские?
Чтоб мы не говорили о многосерийном производстве автомобилей разных типов с композитным кузовом, ясно одно – такие кузова на сегодняшний день не ремонтируются! Пока тоже отсутствуют методы ремонта таких элементов. Производитель соединяет их с кузовом заклепками, шурупами и клеем. Такие элементы уже готовы для нанесения на них лакокрасочного покрытия. Что означают такие изменения для отрасли, особенно для мастерских, занимающихся сегодня жестяными и покрасочными ремонтами?

– Клейкость композитов очень хорошая, таким образом, я не вижу проблем с их частичной покраской – информирует Тони Сидл. – На сегодняшний день, наиболее вероятно, что такие поврежденные элементы в виде переломов и вмятин не будут подлежать ремонту! Остается замена новым элементом, что, наверняка, подиктовано прибылью производителя; он хочет продавать заменяемые композитные обшивки. Можно только надеяться, что так, как сегодня мы свариваем обтекатели мотоциклов, так и в будущем дождемся ремонтов, не несущих элементов, какими являются обшивки автомобильных кузовов. Само собой разумеется, не будет проблем с демонтажем поврежденных элементов обшивки. Технология напоминает уже применяемый и обговоренный случай замены обшивки крыши.

Р. Добровольский