ما هي السيارة المصنوعة في الواقع؟

ما هي السيارة المصنوعة في الواقع؟

تتكون السيارة التي يبلغ وزنها الفارغ من طن واحد من حوالي 600 كجم من الفولاذ و10 كجم من الحديد الزهر و90 كجم من الألومنيوم. الحديد النقي ناعم جدًا وبالتالي فهو غير مناسب لبناء المركبات. ومن خلال إزالة الكربون، يتم تصليبه ومن ثم معالجته إلى فولاذ بدرجات قوة مختلفة. يعتبر الفولاذ هو المادة الأكثر أهمية في صناعة السيارات، لأنه يتمتع بمجموعة واسعة من الخصائص التقنية المصممة خصيصًا للتطبيقات في الجسم والهيكل وما إلى ذلك. كما يتمتع الفولاذ بخصائص معالجة جيدة جدًا ونسبة سعر/أداء جيدة وخيارات إعادة تدوير جيدة. 

مفاهيم البناء خفيفة الوزن مطلوبة

ومن أجل تحقيق الأهداف المحددة للاستهلاك وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، يتم تحسين محركات الاحتراق ويجب أن تصبح السيارات أخف وزنا. يؤدي تقليل وزن السيارة بمقدار 100 كجم إلى تقليل استهلاك الوقود بمقدار تقريبي. 0.6 لتر/100 كم. وتقابل هذه الجهود الرامية إلى تقليل الوزن زيادة في الطلب على السلامة والراحة وزيادة عدد المكونات الإلكترونية التي تتطلب تدابير شاملة لتقليل وزن السيارة. أصبحت مفاهيم البناء خفيفة الوزن منتشرة على نطاق واسع في صناعة السيارات. وتؤدي إلى استبدال المواد المستخدمة تقليديًا بمواد جديدة.  

إن الأساس الأساسي لتقليل وزن المكونات وبالتالي استهلاك الوقود هو الفولاذ ذو القوة الأعلى، والذي يتميز، مقارنةً بالصفات التقليدية، بانخفاض في سمك الصفائح مع الحفاظ على نفس القوة الهيكلية وتحسين سلوك التصادم. وتبلغ نسبة هذه الفراغات الملحومة أو "الفراغات المخصصة" في المركبات الحالية حوالي 50%. تُصنع "الفراغات المخصصة" من صفائح رقيقة ذات خصائص قوة مختلفة وسمك المواد، اعتمادًا على ضغط التشغيل، لتشكيل مكونات جسم السيارة. وينتج عن ذلك توفير في المواد والوزن بنسبة تصل إلى 20%.

الألومنيوم والمغنيسيوم والفولاذ عالي التقنية

بالإضافة إلى الألومنيوم الواعد، تم إعادة اكتشاف المغنيسيوم في صناعة السيارات. هذا المعدن (بكثافة 1.74 كجم/دسم3) أخف بمقدار الثلث من الألومنيوم وأخف بنسبة 77 بالمائة من الفولاذ. وقد تم استخدامه بالفعل في العديد من المركبات لإنتاج علب المحرك وناقل الحركة. يمكن أيضًا صب المكونات المعقدة والحساسة بالمغنيسيوم. إن خصائص صفائح المغنيسيوم الجديدة وتقنيات التشكيل تجعل من الممكن الآن أيضًا استخدام صفائح المغنيسيوم الرقيقة في بناء المركبات. المغنيسيوم هو أخف مواد البناء المعدنية. 

تستجيب مجموعة الصلب النمساوية العليا ومورد السيارات voestalpine لطلب الصناعة على مكونات أخف وزنًا بشكل متزايد، ولكنها أيضًا أقوى وأكثر مقاومة للتآكل من خلال إنشاء مجال خبرتها الخاص الذي يسمى "خفيفة الوزن". يقدم هذا مجموعة شاملة من الفولاذ لبناء السيارات خفيفة الوزن، بدءًا من الفولاذ المتقدم عالي القوة (ahss) للتشكيل على البارد إلى الحلول المبتكرة للتشكيل على الساخن باستخدام الفولاذ المجلفن المتصلب بالضغط (phs).

عشرة بالمئة بلاستيك

بالإضافة إلى استبدال الفولاذ بالمعادن الخفيفة، يلعب البلاستيك أيضًا دورًا مهمًا. يبلغ متوسط ​​كثافة البلاستيك 1 جرام/سم3³. يتم تصنيع المئات من مكونات السيارة منه. واليوم تبلغ نسبة المادة الجافة في السيارة من 8 إلى 10%، ويجب إضافة الإطارات الخمسة إليها بنسبة 3%. وينطبق الشيء نفسه على الاعتبارات المتعلقة بثبات المواد البلاستيكية ضد الإجهاد الميكانيكي والكيميائي كما هو الحال بالنسبة للمعادن. وعلى الرغم من أنها ليست عرضة للتآكل، إلا أنها مهددة بالأشعة فوق البنفسجية وعمليات الأكسدة الناتجة. ولهذا السبب فإن الكيمياء المضافة المتطورة ضرورية.

ومن خلال تقوية المكونات بالألياف يمكن تحقيق مستويات عالية من الثبات، مما يجعل من الممكن بناء هياكل السيارات المصنوعة من البلاستيك. هنا، يتم استخدام المواد المركبة التي يتم فيها دمج الألياف الزجاجية أو ألياف الكربون (ألياف الكربون) في مواد بلاستيكية عالية الجودة مثل البوليستر والإيبوكسي والبولي أميدات مثل الكيفلار. تنشأ المشاكل أحيانًا عند إعادة تدوير المركبات القديمة. 

إطار المستقبل

من حيث الكتلة الهائلة، الإطارات ليست ذات أهمية كبيرة. ومع ذلك، فهي مهمة لأنها تمثل جهة الاتصال الوحيدة بين السيارة والطريق. الإطار الحديث لا يُصنع من المطاط البسيط فحسب؛ بل هو خليط معقد من مختلف أنواع المطاط الطبيعي والاصطناعي بالإضافة إلى العديد من المواد الكيميائية ومواد البناء الأخرى. تتم إضافة مواد حشو مثل أسود الكربون والسيليكا والكربون والطباشير إلى مركب الإطار، بينما يوفر الفولاذ والرايون والنايلون القوة. التطور هنا مثير أيضًا: The إطارات الغد يمكننا أن نفعل أكثر بكثير مما يمكننا أن نتخيله اليوم، فليس هناك أي حدود لأوهام صناعة الإطارات. 

على أية حال، فإن جميع الجهود المبذولة لتقليل الوزن في صناعة السيارات الحديثة تواجهها زيادة في الطلب من حيث السلامة والراحة بالإضافة إلى عدد متزايد من المكونات الإلكترونية في المركبات. لطالما كانت السيارات الحديثة عبارة عن أجهزة كمبيوتر، مما يعني أن الإلكترونيات تضيف أيضًا الكثير إلى المقياس. يزن النظام الكهربائي لسيارة حديثة متوسطة المدى (بدون محرك هجين) 50 كجم بسهولة ويتضمن مئات الكابلات بطول إجمالي يمكن قياسه بالكيلومترات. 

1.6 كيلومتر من الكابلات

ال وكالة فولفسبورج للسيارات يقارن في واحد مدونة Golf 1 مع Golf 7 ويصل إلى الاستنتاج التالي: "في عام 1980، تم تركيب إجمالي 191 كابلًا بطول إجمالي 214 مترًا في VW Golf 1. يوجد في VW Golf 7 ما يقرب من 1000 كابل مختلف. ومع ذلك، في هذه الأيام نميل إلى القياس بالكيلومترات: يبلغ طول شبكة الكابلات في سيارة جولف مجهزة بشكل متوسط ​​حوالي 1.6 كيلومتر." وهذا وحده يزيد الوزن. ولمواجهة ذلك، تم تقليل المقطع العرضي لخطوط الإشارة من 0.35 إلى 0.13 ملليمتر مربع. كان هناك أيضًا نوع جديد من سبائك النحاس والقصدير.

لا عجب أن الأنظمة الكهربائية على متن السيارة أصبحت أكثر تعقيدًا: حيث يتم ربط مكونات الراحة المختلفة، بدءًا من نظام الصوت وحتى تكييف الهواء، بالمزيد والمزيد من المكونات ذات الصلة بالسلامة مثل ESP، وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية أو الفيديو وأجهزة التحكم المطلوبة لها. وهذا يجعل الحديثة أكثر أهمية للإصلاحات والصيانة معدات التشخيص ، والتي تقرأ رسائل الخطأ. ويعني العدد المتزايد من المكونات الإلكترونية أيضًا أن أكثر من 100 مستهلك يحصلون الآن على الكهرباء من المكونات المطلوبة المقابلة بطارية. 

فقدان السوائل والأجزاء

ومن ثم هناك السوائل المختلفة عندما تكون السيارة جاهزة للقيادة، والتي يمكن أن يصل إجمالي وزنها إلى 60 كيلوجرامًا، حسب فئة السيارة. الجزء الأكبر هو محتويات خزان الوقود. يبلغ حجم خزان السيارات الصغيرة حوالي 40 لترًا، بينما يبلغ حجم الخزان الأكبر حوالي 80 لترًا. وبالمقارنة، فإن كمية زيت المحرك التي تتراوح ما بين ثلاثة إلى أربعة لترات والتي تحتاجها السيارة التقليدية ذات محرك الاحتراق ليست ذات صلة. وينطبق الشيء نفسه على خمسة إلى عشرة لترات من سائل التبريد، بالإضافة إلى لتر أو لترين سائل الفرامل أو مضاد للتجمد على الزجاج الأمامي. 

بشكل عام، يعتمد عدد الأجزاء الفردية التي تتكون منها السيارة على نوع السيارة المعنية. في الطبقة العليا، بسبب المستوى الأعلى من المعدات، عادة ما يكون هناك عدد أكبر بكثير من المركبات المدمجة. وفقًا للخبراء، من المتوقع أن تحتوي السيارة متوسطة المدى على ما متوسطه 10000 قطعة فردية مثبتة. بالنسبة للسيارات الكهربائية، يتم تقليل عدد الأجزاء بشكل كبير. يتكون محرك الاحتراق وحده من أكثر من 2000 جزء، بينما يتكون المحرك الكهربائي من حوالي 250 قطعة فقط. ويتم أيضًا التخلص من السوائل المذكورة إلى حد كبير، لكن وزن البطاريات يتراوح بين 300 و750 كيلوجرامًا، اعتمادًا على الطراز المحدد. لكن كن حذرًا: فالتنقل الكهربائي يخلق أيضًا مصادر جديدة للخطر في ورشة العمل السلامة المهنية وتقييم مكان العمل يجب أن تؤخذ في الاعتبار.