مع أزمة الطاقة العالمية ومتطلبات حماية البيئة الصارمة بشكل متزايد ، تقوم صناعة السيارات بتسريع تحولها نحو تطوير الأخضر والكربون. كطريقة فعالة لتحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود ، وتوسيع نطاق السيارات الكهربائية وتقليل انبعاثات الكربون ، أصبح الخفيف للسيارات اتجاهًا مهمًا في تطوير الصناعة. في هذا السياق ، تعديل البلاستيك ، مع مزاياه للوزن الخفيف والقوة العالية والوظائف المتعددة ، أصبحت خيارًا مثاليًا لاستبدال المواد المعدنية التقليدية ويلعب دورًا مهمًا بشكل متزايد في بنية السيارات وتصميم المكون.
1. مزايا المواد البلاستيكية المعدلة في الوزن الخفيف من السيارات
السيارات التقليدية مصنوعة أساسا من مواد الصلب. على الرغم من أن هذه المواد قوية ، إلا أنها ثقيلة ومعقدة لتشكيلها ، مما يؤدي إلى وزن مفرط للسيارة بأكملها ، وبالتالي زيادة استهلاك الوقود وانبعاثات الكربون. على النقيض من ذلك ، فإن كثافة البلاستيك المعدلة عادة ما تكون حوالي 1/6 من تلك الصلب. من خلال تعزيز الألياف الزجاجية ، والملء المعدني أو تعديل مثبطات اللهب وغيرها من التقنيات ، يمكن تقليل الوزن إلى حد كبير مع الحفاظ على القوة والصلابة.
خفيفة الوزن وقوة عالية: أخذ البولي بروبيلين المقوى بالألياف الزجاجية (GFPP) كمثال ، يكون وزنه أكثر من 50 ٪ من الفولاذ ، ولكن يمكن أن تصل قوتها إلى أو حتى تتجاوز بعض الأجزاء المعدنية.
التآكل والمقاومة الكيميائية: لا تصدأ المواد البلاستيكية المعدلة مثل المعادن ، ويمكن أن تقاوم التآكل من الأحماض والقلويات ورذاذ الملح والوسائط الكيميائية المختلفة ، مما يقلل من الحاجة إلى الطلاء الواقي.
مرونة في المعالجة العالية: يمكن تشكيل البلاستيك في أجزاء هيكلية معقدة من خلال عمليات مثل صب الحقن ، وقذف ، وضرب صب ، مما يقلل من عدد الأجزاء ، وتحقيق التصميم المتكامل لـ "التكامل متعدد القطع" ، وزيادة الوزن والتكلفة.
الحد من الضوضاء والسلامة: بعض المواد البلاستيكية المعدلة لها عزل صوتي جيد وخصائص امتصاص الطاقة ، والتي يمكن أن تحسن من راحة الركوب وسلامة الاصطدام.
تشير الإحصاءات إلى أنه لكل انخفاض بنسبة 10 ٪ في وزن السيارة ، يمكن تحسين كفاءة استهلاك الوقود بحوالي 6 ٪ إلى 8 ٪. بالنسبة لمركبات الطاقة الجديدة ، يعد الخفيفة الوزن وسيلة مهمة لتحسين عمر البطارية مباشرة ، لذلك يتم استخدام المواد البلاستيكية المعدلة على نطاق واسع لاستبدال المعادن التقليدية في أجزاء السيارات.
2. سيناريوهات التطبيق النموذجية
غطت المواد البلاستيكية المعدلة حقولًا متعددة مثل الديكور الداخلي والخارجي للسيارات ، وحجرة المحرك والمكونات الأساسية للسيارات الكهربائية ، ونطاق تطبيقها وعمقها باستمرار.
الأجزاء الداخلية والهيكلية
الديكور الداخلي هو المجال الأقدم والأكثر نضجا للتطبيق البلاستيكي المعدل. تستخدم البولي بروبيلين المعدلة (PP) ، ABS ، البولي كربونات (PC) وسبائكها على نطاق واسع في ألواح الأدوات ، ألواح الأبواب ، إطارات المقاعد ، عجلات التوجيه وأجزاء أخرى. لا يمكن لهذه المواد تحقيق أشكال معقدة فحسب ، بل يمكن أيضًا تحقيق نسيج التشطيبات المتطورة من خلال المعالجة السطحية ، وحوالي 30 ٪ إلى 40 ٪ من الأجزاء المعدنية التقليدية.
أجزاء المظهر
تستخدم مواد PP أو PC ABS المعدلة على نطاق واسع في أجزاء المظهر مثل مصدات السيارات ، وشبكات تناول الهواء ، ومباني مرآة الرؤية الخلفية. هذه الأجزاء تتطلب مقاومة التأثير ، ومقاومة شيخوخة الأشعة فوق البنفسجية والتصاق الطلاء العالي. يمكن للبلاستيك المعدل تلبية هذه المتطلبات عن طريق إضافة الوكلاء المضادين لـ UV والحشو المقاوم للطقس. بالمقارنة مع لوحات الصلب التقليدية ، ليس من السهل الانحراف عن المصدات البلاستيكية ويمكن أن تنتعش ، مما يساعد على تقليل تلف التصادم منخفض السرعة.
أجزاء مقصورة المحرك
تتمتع مقصورة المحرك بدرجات حرارة عالية وزيوت معقدة ، ومتطلبات صارمة على مقاومة الحرارة ومقاومة التآكل الكيميائي للمواد. يستخدم النايلون المعزز بالألياف الزجاجية (PA6/PA66) على نطاق واسع في تصنيع مشعبات السحب ، ومراوح التبريد ، ومضخات التبريد ، ومباني مرشح الزيت بسبب مقاومة درجات الحرارة العالية الممتازة (مقاومة إلى 200 درجة مئوية). هذه التطبيقات لا تقلل فقط من الوزن ، ولكن أيضًا تبسيط المعالجة.
المكونات الأساسية للمركبات الكهربائية
مع تطوير مركبات الطاقة الجديدة ، يتم استخدام المواد البلاستيكية المعدلة أيضًا في مباني وحدة البطارية ، وشحن واجهات وإطارات الجسم خفيفة الوزن. يمكن أن توفر الكمبيوتر الشخصي المتقدم للهب ، PBT المقوى ، PA66 المعدلة والمواد الأخرى مثبطات ممتازة للهب ، العزل والقوة الهيكلية ، مما يساعد حزم البطارية على تحقيق توازن بين السلامة وتقليل الوزن ، وبالتالي تحسين كفاءة الطاقة في السيارة بأكملها.
3. آفاق التنمية المستقبلية
حماية البيئة الخضراء وإعادة تدويرها
في المستقبل ، ستولي صناعة السيارات المزيد من الاهتمام لإعادة تدوير المواد. يمكن إعادة استخدام المواد البلاستيكية المعدلة من خلال إعادة التدوير الفيزيائي ، وإزالة البلمرة الكيميائية وطرق أخرى ، مما سيساعد على تحقيق اقتصاد دائري. في الوقت نفسه ، يوفر تطوير المواد البلاستيكية المستندة إلى الحيوية والبلاستيك القابل للتحلل بديلاً أخضر جديد لصناعة السيارات.
الأداء العالي والتكامل الوظيفي
مع تطبيق التقنيات مثل المسلح النانوي ، وتعزيز الألياف الزجاجية الطويلة ، وتعديل ألياف الكربون ، سيتم تحسين القوة الميكانيكية ومقاومة الحرارة للمواد البلاستيكية المعدلة. من المتوقع أن تحل بعض المواد البلاستيكية عالية الأداء (مثل PEEK و PPS) محل المزيد من الأجزاء الهيكلية المعدنية. في المستقبل ، لن يكون للبلاستيك المعدلة وظائف هيكلية فحسب ، بل لها أيضًا وظائف موصلة ومضادة للحيوية وذات حرارة وحتى استشعار لتحقيق الذكاء والوظائف المتعددة.
مدفوعة بالسيارات الكهربائية والسيارات الذكية
تتطلب المركبات الكهربائية أجسامًا أخف لتوسيع نطاقها ، وتضع الزيادة في أجهزة استشعار القيادة المستقلة متطلبات أعلى على التصميم المتكامل للمكونات السكنية والحماية. يمكن أن توفر المواد البلاستيكية المعدلة حرية تصميم أعلى للمكونات الذكية من خلال القولبة المعيارية والتصنيع المتكامل.
التكلفة وتحسين العملية
مع توسيع نطاق الإنتاج والتقدم التكنولوجي ، من المتوقع أن ينخفض سعر البلاستيك المعدل. في الوقت نفسه ، فإن إدخال تقنيات جديدة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد وقولبة الفتحة الدقيقة سيؤدي إلى تحسين كفاءة المعالجة وزيادة الوزن.
