Z čoho je vlastne auto vyrobené?

Z čoho je vlastne auto vyrobené?

Auto s pohotovostnou hmotnosťou jednej tony pozostáva z približne 600 kg ocele, 10 kg liatiny a 90 kg hliníka. Čisté železo je veľmi mäkké a preto nevhodné na stavbu vozidiel. Odstránením uhlíka sa vytvrdzuje a následne spracováva na ocele s rôznou pevnosťou. Oceľ je najdôležitejším materiálom v konštrukcii automobilov, pretože má širokú škálu technických vlastností, ktoré sú špeciálne prispôsobené pre aplikácie v karosérii, podvozku atď. Oceľ má tiež veľmi dobré spracovateľské vlastnosti, dobrý pomer cena/výkon a dobré možnosti recyklácie. 

Ľahké konštrukčné koncepty sú žiadané

Aby sa dosiahli ciele stanovené pre spotrebu a emisie CO2, optimalizujú sa spaľovacie motory a autá musia byť ľahšie. O 100 kilogramov nižšia hmotnosť vozidla znižuje spotrebu paliva o cca. 0,6 litra/100 km. Proti týmto snahám o zníženie hmotnosti stoja zvyšujúce sa požiadavky na bezpečnosť a komfort a zvyšujúci sa počet elektronických komponentov, ktoré si vyžadujú holistické opatrenia na zníženie hmotnosti vozidla. Koncepcie ľahkých konštrukcií sa stávajú rozšírenými vo výrobe automobilov. A vedú k tomu, že konvenčne používané materiály sú nahradené novými materiálmi.  

Nevyhnutným základom pre zníženie hmotnosti komponentov a tým aj spotreby paliva sú ocele s vyššou pevnosťou, ktoré oproti konvenčným kvalitám majú zmenšenie hrúbky plechu pri zachovaní rovnakej konštrukčnej pevnosti a zlepšené správanie pri náraze. Podiel takýchto zváraných prírezov alebo „prírezov na mieru“ v súčasných vozidlách je približne 50 %. „Prírezy na mieru“ sa vyrábajú z tenkých plechov s rôznymi pevnostnými vlastnosťami a hrúbkou materiálu v závislosti od prevádzkového namáhania, aby vytvorili komponenty karosérie automobilu. Výsledkom je úspora materiálu a hmotnosti až 20 %.

Hliník, horčík a high-tech ocele

Okrem sľubného hliníka bol v konštrukcii automobilov znovuobjavený horčík. Tento kov (s hustotou 1,74 kg/dm3) je o tretinu ľahší ako hliník a o 77 percent ľahší ako oceľ. Používa sa už v mnohých vozidlách na výrobu skríň motora a prevodovky. Zložité, jemné komponenty môžu byť tiež odlievané horčíkom. Nové kvality horčíkových plátov a technológie tvarovania teraz umožňujú použitie horčíkových tenkých plátov v konštrukcii vozidiel. Horčík je najľahší kovový konštrukčný materiál. 

Hornorakúsky oceliarsky koncern a dodávateľ pre automobilový priemysel voestalpine reagujú na dopyt priemyslu po čoraz ľahších, ale aj pevnejších a odolnejších proti korózii vytvorením vlastného odboru nazývaného „ultralights“. Ponúka komplexný rad ocelí pre ľahké automobilové konštrukcie, od pokročilých vysokopevnostných ocelí (ahss) na tvárnenie za studena až po inovatívne riešenia na tvárnenie za tepla pomocou galvanizovaných ocelí na kalenie lisovaním (phs).

Desať percent plastu

Okrem nahradenia ocele ľahkými kovmi zohráva dôležitú úlohu aj plast. Plasty majú priemernú hustotu 1 g/cm³. Vyrába sa z neho mnoho stoviek automobilových komponentov. Dnes je podiel sušiny auta 8 až 10 %, k tomu treba pripočítať päť pneumatík po 3 %. To isté platí pre úvahy týkajúce sa stability plastov voči mechanickému a chemickému namáhaniu ako pre kovy. Aj keď nepodliehajú korózii, ohrozuje ich UV žiarenie a z neho vyplývajúce oxidačné procesy. To je dôvod, prečo je potrebná sofistikovaná aditívna chémia.

Vďaka vystuženiu komponentov vláknami je možné dosiahnuť vysokú úroveň stability, čo umožňuje vyrábať karosérie automobilov z plastu. Tu sa používajú kompozitné materiály, v ktorých sú sklenené vlákna alebo uhlíkové vlákna (uhlíkové vlákna) vložené do vysokokvalitných plastov, ako je polyester, epoxidy a polyamidy, ako je Kevlar. Problémy niekedy vznikajú pri recyklácii starých vozidiel. 

Pneumatika budúcnosti

Čo sa týka samotnej hmotnosti, pneumatiky sú sotva významné. Sú však kľúčové, pretože sú jediným kontaktom medzi vozidlom a vozovkou. Moderná pneumatika nie je vyrobená len z jednoduchej gumy; ide skôr o komplexnú zmes rôznych prírodných a syntetických kaučukov, ako aj mnohých iných chemikálií a stavebných materiálov. Do zmesi pneumatiky sa pridávajú plnivá ako sadze, oxid kremičitý, uhlík a krieda, zatiaľ čo oceľ, umelý hodváb a nylon poskytujú pevnosť. Vývoj je tu tiež vzrušujúci: The Pneumatiky zajtrajška dokáže oveľa viac, ako si dnes dokážeme predstaviť, fantázii odvetvia pneumatík sa takmer nekladú žiadne hranice. 

V každom prípade sú všetky snahy o zníženie hmotnosti v modernej automobilovej konštrukcii konfrontované zvyšujúcimi sa požiadavkami na bezpečnosť a komfort, ako aj zvyšujúcim sa počtom elektronických komponentov vo vozidlách. Moderné autá už dávno valcujú počítače, čo znamená, že aj elektronika veľa pridáva na váhe. Elektrický systém moderného auta strednej triedy (bez hybridného pohonu) váži bez problémov 50 kg a zahŕňa stovky káblov s celkovou dĺžkou meranou v kilometroch. 

1,6 kilometra kábla

The autobazár vo Wolfsburgu porovnáva v jednom Blog Golf 1 s Golfom 7 a dochádza k nasledovnému záveru: „V roku 1980 bolo vo VW Golf 1 nainštalovaných celkom 191 káblov s celkovou dĺžkou 214 metrov. Vo VW Golf 7 je takmer 1 000 rôznych káblov. V súčasnosti však zvykneme merať v kilometroch: dĺžka káblovej siete na priemerne vybavenom Golfe je takmer 1,6 km.“ To samo o sebe zvyšuje hmotnosť. Aby sa tomu zabránilo, bol prierez signálnych vedení zmenšený z 0,35 na 0,13 milimetrov štvorcových. Vznikol aj nový typ zliatiny medi a cínu.

Niet divu, že palubné elektrické systémy sú čoraz zložitejšie: k rôznym komfortným komponentom, od ozvučenia až po klimatizáciu, sa pripája čoraz viac komponentov dôležitých pre bezpečnosť, ako sú ESP, ultrazvukové či video senzory a k nim potrebné ovládacie zariadenia. Moderné sú o to dôležitejšie pre opravy a údržbu Diagnostické zariadenie, ktoré čítajú chybové hlásenia. Zvyšujúci sa počet elektronických súčiastok tiež znamená, že viac ako 100 spotrebiteľov teraz dostáva svoju elektrinu zo zodpovedajúcich požadovaných zdrojov batérie. 

Strata tekutín a častí

A potom sú to rôzne kvapaliny, keď je vozidlo pripravené na jazdu, čo môže celkovo predstavovať až 60 kilogramov v závislosti od kategórie vozidla. Najväčšiu časť tvorí obsah palivovej nádrže. Menšie autá majú objem nádrže okolo 40 litrov, väčšie vozidlá majú okolo 80 litrov. V porovnaní s tým sú tri až štyri litre motorového oleja, ktoré potrebuje tradičné auto so spaľovacím motorom, irelevantné. To isté platí pre päť až desať litrov chladiacej kvapaliny, ako aj pre jeden či dva litre brzdová kvapalina alebo nemrznúca zmes na čelné sklo. 

Vo všeobecnosti počet jednotlivých dielov, z ktorých sa auto skladá, závisí od príslušného typu vozidla. Vo vyššej triede je ich vzhľadom na vyššiu úroveň výbavy spravidla podstatne viac ako vo vozidlách kompaktnej triedy. Podľa odborníkov možno očakávať, že vozidlo strednej triedy bude mať namontovaných v priemere 10 000 jednotlivých dielov. Pri elektromobiloch sa počet dielov drasticky znižuje. Samotný spaľovací pohon pozostáva z viac ako 2 000 dielov, zatiaľ čo elektrický pohon len z približne 250. Spomínané kvapaliny sú tiež z veľkej časti eliminované, ale batérie vážia v závislosti od konkrétneho modelu od 300 do 750 kilogramov. Ale pozor: Elektromobilita vytvára nové zdroje nebezpečenstva aj v dielni Bezpečnosť práce a hodnotenie pracoviska treba brať do úvahy.