Z čeho je vlastně auto vyrobeno?

Z čeho je vlastně auto vyrobeno?

Automobil s pohotovostní hmotností jedné tuny se skládá z přibližně 600 kg oceli, 10 kg litiny a 90 kg hliníku. Čisté železo je velmi měkké a proto nevhodné pro stavbu vozidel. Odstraněním uhlíku se kalí a následně zpracovává na oceli s různou pevností. Ocel je nejdůležitějším materiálem v konstrukci automobilů, protože má širokou škálu technických vlastností, které jsou speciálně přizpůsobeny pro použití v karoserii, podvozku atd. Ocel má také velmi dobré zpracovatelské vlastnosti, dobrý poměr cena/výkon a dobré možnosti recyklace. 

Koncepce lehké konstrukce jsou žádané

Aby bylo dosaženo cílů stanovených pro spotřebu a emise CO2, dochází k optimalizaci spalovacích motorů a automobilů se musí stát lehčími. O 100 kilogramů nižší hmotnost vozidla snižuje spotřebu paliva o cca. 0,6l/100km. Proti těmto snahám o snížení hmotnosti stojí rostoucí požadavky na bezpečnost a pohodlí a rostoucí počet elektronických součástek, které vyžadují komplexní opatření ke snížení hmotnosti vozidla. Koncepce lehkých konstrukcí se v automobilové výrobě stále více rozšiřuje. A vedou k nahrazení konvenčně používaných materiálů materiály novými.  

Nezbytným základem pro snížení hmotnosti součástí a tím i spotřeby paliva jsou oceli s vyšší pevností, které mají oproti konvenčním kvalitám zmenšení tloušťky plechu při zachování stejné strukturální pevnosti a zlepšené chování při nárazu. Podíl takto svařovaných přířezů nebo „přířezů na míru“ v současných vozidlech se pohybuje kolem 50 %. „Přířezy na míru“ jsou vyrobeny z tenkých plechů s různými pevnostními vlastnostmi a tloušťkami materiálu v závislosti na provozním namáhání za účelem vytvoření součástí karoserie automobilu. Výsledkem je úspora materiálu a hmotnosti až 20 %.

Hliník, hořčík a high-tech oceli

Kromě nadějného hliníku byl v konstrukci automobilů znovu objeven hořčík. Tento kov (s hustotou 1,74 kg/dm3) je o třetinu lehčí než hliník a o 77 procent lehčí než ocel. Byl již použit v mnoha vozidlech pro výrobu skříní motoru a převodovky. S hořčíkem lze odlévat i složité, jemné součásti. Nové kvality hořčíkových plechů a technologie tváření nyní také umožňují použití tenkých hořčíkových plechů v konstrukci vozidel. Hořčík je nejlehčí kovový konstrukční materiál. 

Hornorakouská ocelářská skupina a dodavatel pro automobilový průmysl voestalpine reaguje na poptávku průmyslu po stále lehčích, ale také pevnějších a odolnějších součástech vytvořením vlastní odborné oblasti zvané „ultralights“. Nabízí komplexní řadu ocelí pro lehké automobilové konstrukce, od pokročilých vysokopevnostních ocelí (ahss) pro tváření za studena až po inovativní řešení pro tváření za tepla pomocí galvanizovaných ocelí pro kalení lisováním (phs).

Deset procent plastu

Kromě nahrazování oceli lehkými kovy hraje důležitou roli i plast. Plasty mají průměrnou hustotu 1 g/cm³. Vyrábí se z něj mnoho stovek autokomponentů. Dnes je podíl sušiny automobilu 8 až 10 %, k tomu je třeba připočítat pět pneumatik po 3 %. Pro úvahy týkající se stability plastů vůči mechanickému a chemickému namáhání platí totéž, co pro kovy. Přestože nepodléhají korozi, ohrožuje je UV záření a z toho plynoucí oxidační procesy. To je důvod, proč je nezbytná sofistikovaná aditivní chemie.

Prostřednictvím vyztužení komponentů vlákny lze dosáhnout vysoké úrovně stability, což umožňuje vyrábět karoserie z plastu. Zde se používají kompozitní materiály, ve kterých jsou skleněná vlákna nebo uhlíková vlákna (uhlíková vlákna) zapuštěna do vysoce kvalitních plastů, jako je polyester, epoxidy a polyamidy, jako je Kevlar. Problémy někdy nastávají při recyklaci starých vozidel. 

Pneumatika budoucnosti

Pokud jde o samotnou hmotnost, pneumatiky jsou sotva významné. Jsou však klíčové, protože představují jediný kontakt mezi vozidlem a vozovkou. Moderní pneumatika není vyrobena pouze z jednoduché pryže; spíše se jedná o komplexní směs různých přírodních a syntetických kaučuků a také řady dalších chemikálií a konstrukčních materiálů. Do směsi pneumatiky se přidávají plniva jako saze, oxid křemičitý, uhlík a křída, zatímco ocel, umělé hedvábí a nylon zajišťují pevnost. Zdejší vývoj je také vzrušující: The Pneumatiky zítřka dokáže mnohem více, než si dnes dokážeme představit, fantazii odvětví pneumatik se téměř nekladou žádné meze. 

V každém případě je veškerá snaha o snížení hmotnosti v moderní automobilové konstrukci konfrontována zvyšujícími se požadavky na bezpečnost a komfort a také rostoucím počtem elektronických součástek ve vozidlech. Moderní auta už dávno válcují počítače, což znamená, že na váze hodně přidává i elektronika. Elektrická soustava moderního vozu střední třídy (bez hybridního pohonu) váží bez problémů 50 kg a zahrnuje stovky kabelů o celkové délce, kterou lze měřit v kilometrech. 

1,6 km kabelu

The autobazar ve Wolfsburgu srovnává v jednom Blog Golf 1 s Golfem 7 a dochází k následujícímu závěru: "V roce 1980 bylo do VW Golf 1 instalováno celkem 191 kabelů o celkové délce 214 metrů. Ve VW Golf 7 je téměř 1000 různých kabelů. V dnešní době však máme tendenci měřit v kilometrech: délka kabelové sítě na průměrně vybaveném Golfu je téměř 1,6 kilometrů." To samo o sobě zvyšuje váhu. Aby se tomu zabránilo, byl průřez signálních vedení zmenšen z 0,35 na 0,13 milimetrů čtverečních. Vznikl také nový typ slitiny mědi a cínu.

Není divu, že palubní elektrické systémy jsou stále složitější: k různým komfortním komponentům, od ozvučení až po klimatizaci, se připojují další a další komponenty důležité pro bezpečnost, jako jsou ESP, ultrazvukové nebo video senzory a k nim potřebná ovládací zařízení. Díky tomu jsou moderní pro opravy a údržbu o to důležitější Diagnostické zařízení, které předčítají chybové zprávy. Rostoucí počet elektronických součástek také znamená, že více než 100 spotřebitelů nyní získává elektřinu z odpovídajících potřeb baterie. 

Ztráta kapalin a dílů

A pak jsou to různé kapaliny, když je vozidlo připraveno k jízdě, což v součtu může činit až 60 kilogramů v závislosti na kategorii vozidla. Největší část tvoří obsah palivové nádrže. Menší auta mají objem nádrže kolem 40 litrů, větší vozy mají kolem 80 litrů. V porovnání s tím jsou tři až čtyři litry motorového oleje, které vyžaduje tradiční auto se spalovacím motorem, irelevantní. Totéž platí pro pět až deset litrů chladicí kapaliny, stejně jako pro jeden nebo dva litry brzdová kapalina nebo nemrznoucí kapalina na čelní sklo. 

Obecně platí, že počet jednotlivých dílů, ze kterých se automobil skládá, závisí na příslušném typu vozidla. Ve vyšší třídě je vzhledem k vyšší výbavě zpravidla podstatně více než u vozidel kompaktní třídy. Podle odborníků lze u vozidla střední třídy očekávat v průměru 10 000 nainstalovaných jednotlivých dílů. U elektromobilů se drasticky snižuje počet dílů. Samotný spalovací pohon se skládá z více než 2 000 dílů, elektrický pohon jen z přibližně 250. Zmíněné kapaliny také z velké části odpadá, ale baterie váží v závislosti na konkrétním modelu mezi 300 a 750 kilogramy. Ale pozor: Elektromobilita také vytváří nové zdroje nebezpečí v dílně Bezpečnost práce a hodnocení pracoviště je třeba vzít v úvahu.