1. Технология применения новых материалов в автомобилестроении: роль прогрессивных материалов в решении проблем экологии, безопасности и энергосбережения.

В третьем тысячелетии  мировая химическая промышленность вступила в пору бурного развития полимерных материалов, магистральными направлениями которого являются: 1) улучшение качества этих материалов и совершенствование методов их переработки; 2) создание новых полимеров; 3) расширение областей их применения.

В определенной мере отвечают целям промышленного применения как известные полимеры (полиамиды, полиэфиры, поликарбонат, сополимеры акрилонитрила и бутадиена, полиформальдегид), так и появившиеся сравнительно недавно (полифениленсульфид, полиэфиркетоны, жидкокристаллические системы).

Полимерные материалы,  выпускаемые по большей части в виде литьевых изделий, пленок и технического текстиля, благодаря их теплостойкости, термостойкости, механической прочности, стабильности размеров, устойчивости к химическим реагентам, огне- и влагостойкости, низкой удельной плотности и других потребительских свойств высоко ценятся во многих областях современного хозяйства.

Важная задача современных автоконцернов - снижение массы автомобиля. Алюминиевые кузова уже достигли уровня массового производства, хотя пока только на дорогих моделях (Audi, Jaguar). Освоены и многие детали шасси из алюминия вместо стали, а также более легкие компоненты. Но борьба с весом автомобиля продолжается и даже выходит на новый уровень в связи с ужесточением требований по экономичности и экологичности.

В автомобилестроении активно используются следующие конструкции из композиционных материалов:

Силовые конструкции:

• силовые структуры дверей

• защитные элементы днища

• силовая структура сидения

Элементы крепления:

• крепление бампера

• крепление радиатора

Декоративные элементы:

• декоративные панели салона

• внешние декоративные панели

Прочие элементы:

• крышки багажников

• кузовные панели

• элементы кузова

• тормозные диски

• термо и звукоизоляция

В частности, кузов нового электромобиля BMW i3 в значительной степени выполнен из углепластика. Это дало возможность увеличить вес батареи на 250-350 кг. Фактически кузов делается из синтетического материала, усиленного углево- локном. По терминологии BMW новый материал назван CFRP - Carbon Fibre Reinforced Plastic.

Кузов из такого материала на 50 % легче стального и на 30 % легче алюминиевого. Структурные элементы из нового материала могут легко комбинироваться с алюминиевыми кузовными панелями или металлизироваться.

До сих пор углеволокно применялось для легких спортивных моделей и для очень дорогих автомобилей. Причина проста. Процесс изготовления кузовных и прочих моделей из углепластика или с содержанием углепластика занимает много времени, а потому и дорог.

Однако годы работы с этим материалом позволяют совершенствовать технологию изготовления деталей из него в направлении сокращения производственного времени. Это дает возможность организовать уже серийный выпуск и соответственно снизить цену.

Все это касалось в основном кузовных панелей, и здесь уже почти все возможности снижения веса исчерпаны. Очередь за компонентами и некоторыми деталями шасси.

Компания ZF разработала заднюю подвеску для автомобилей малого класса, где упругим элементом является поперечная однолистовая рессора из синтетического материала, но не усиленная углеволокном. Рессора называется Transverse Composite Leaf Spring и выполняет также функцию направляющего аппарата подвески. Такая подвеска может быть применена и для электромобилей. Как известно, широчайшее распространение получила подвеска типа Мак Ферсон, состоящая из одного блока, куда входит и пружинная рессора, и амортизатор, и достаточно мощные связующие и фиксирующие элементы. Вот их-то и стремятся облегчить.

Сначала вместо стали применяли алюминий (на сравнительно дорогих моделях). Сейчас делаются попытки использовать композитные материалы, в том числе углеволокно. При этом экономия веса получается довольно значительной.

Так, стойка Мак Ферсон в сборе из углеволокна (для деталей, где это возможно) весит в 2 раза меньше, чем аналогичная стойка с применением алюминия.

В качестве усиливающих материалов применяются не только углепластики, но и стекловолокно, а также комбинация из этих материалов.

Спрос на углекомпозиты, как ожидается, будет расти благодаря его потенциалу в области решения таких глобальных экологических проблем, как энергосбережение и сокращение выбросов парниковых газов.