Všechno toto průmyslové úsilí směřuje k získání nevyužitého trhu ve vyspělých a rozvojových zemích, který netrpělivě čeká na lehká vozidla kvůli velký důraz na rostoucí ceny ropy a obavy o skleníkové plyny. Tato lehká vozidla tedy poskytnou více kilometrů při stejném množství energie ve srovnání s běžnými vozidly. Výzva však spočívá v ceně konečného produktu kvůli vysokým nákladům spojeným s vývojem a implementací těchto pokročilých materiálů a výrobních technologií. Ocel: Mezi kovy a kompozity je ocel nejrozkošnější komponentou, která hraje důležitou roli v procesu výroby automobilů. Je to hlavní oblast zájmu ocelářského průmyslu a dodavatelů komponentů, kteří investují značné prostředky do jeho inovací. Inherentní schopnost oceli absorbovat energii nárazu v situaci nárazu vedla k tomu, že materiál byl často první volbou pro automobilové konstruktéry. Zatímco součásti v karoserii v bílé struktuře by měly projít testy, které prokážou, že kov je schopen absorbovat nebo přenášet energii nárazu v situaci nárazu, aby se rozhodlo o vhodnosti materiálů pro automobilové aplikace.
ThyssenKrupp Steel Europe zřídila modernizované závody na výrobu vysokopevnostních ocelí pro lehké automobilové konstrukce, výchozího materiálu pro pocínování, ocelí pro ropovody a plynovody a elektrooceli. Zatímco Chrysler a mnoho zahraničních výrobců automobilů závisí na povlakech zinek-železo, které mohou být vyrobeny galvanickým zinkováním nebo výrobou galvaneal, což je inline žíhaná pozinkovaná ocel, na žárových linkách.
Ve spolupráci se společnostmi Sumitomo Metal Industries a Aisin Takaoka se Mazda Motor stala prvním výrobcem automobilů, který úspěšně vyvíjel automobilové komponenty s použitím 1800 MPa ultra-vysokopevnostní oceli. Jeho CX-5 patří k lehčímu vozidlu, má tužší podvozek vyrobený převážně z vysokopevnostní oceli, což vozu umožňuje cítit se pevně a vyrovnaně, když se prodírá nerovným terénem, ať už na silnicích nebo stezkách. Jiná automobilka Honda přišla s Accord Euro, který je z 50 % vyroben z oceli s vysokou pevností v tahu.
Hliník: Dalším kovem, který nabízí značný potenciál pro snížení hmotnosti karoserie automobilu, je hliník, který je nejběžněji recyklovaným materiálem na světě. Aluminiun lze použít v automobilovém pohonném ústrojí, podvozku, slitinách a konstrukcích karoserie.
V minulých letech došlo k podstatnému využití hliníku a výzkum společnosti Sears uvádí, že v roce 1996 bylo ve vozidle použito 110 kg hliníku a odhaduje se, že se zvýší na 250 – 340 kg, včetně s nebo bez použití panelů nebo konstrukcí karoserie do roku 2015. Zatímco předpovědi hovoří také o hliníkových aplikacích ve vících kufru, kapotách a zavěšení dveří, nedávnými příklady jsou hnací ústrojí, konstrukce karoserie, podvozek a klimatizace. Současným klíčovým trendem materiálu jsou bloky motorů, což je jedna z těžších částí, které se přecházejí z litiny na hliník, což vede k výraznému snížení hmotnosti.
Nedávný vývoj spočívá v aplikaci tvářeného hliníku na hliníkové odlitky a také při hledání aplikací tvářeného hliníku v tepelných štítech, výztuhách nárazníků, krytech airbagů, pneumatických systémech, vanách, rámech sedadel, bočním nárazu panely atd.
Nedávný Mercedes-Benz SL má hliníkovou karoserii, která se skládá ze 44 % litého hliníku, 17 % hliníkových profilů, 28 % hliníkového plechu, 8 % oceli a 3 % ostatních materiálů. Váží méně než jeho předchůdce díky rozsáhlému použití hliníkové konstrukce kabrioletu s pevnou střechou, ale za vyšší cenu.
Podle Mercedes-Benz aerodynamická vylepšení tohoto modelu nejen snižují odpor vzduchu, ale také nabízejí tišší jízdu, s menším větrem v kabině shora dolů a ještě menším hromaděním nečistot. na bočních oknech. Relativní odolnost dvou podobných vozidel, z nichž jedno má více hliníku a druhé více oceli, však poskytne ocelovému vozu bezpečnostní výhodu. Zatímco v přepočtu na libru na libru hliník absorbuje dvakrát více energie nárazu než typická automobilová ocel, argument pokračuje tvrzením, že odlehčení hliníku u vozidel pomůže s úsporou paliva, výkonem a bezpečností.
Horčík: V porovnání s hliníkem a ocelí/litinou je hořčík o 33 % a 75 % lehčí. Odolnost proti korozi moderních, vysoce čistých slitin hořčíku je lepší než u konvenčních slitin hliníku odlévaných pod tlakem.
Součástky hořčíku v automobilových výrobcích však mají mnoho nevýhod mechanických/fyzikálních vlastností, které vyžadují jedinečný design pro aplikaci a modul a tvrdost hořčíkových slitin je nižší než u hliníku a koeficient tepelné roztažnosti je nižší. větší. Je však třeba poznamenat, že vhodné žebrování a podpěry často mohou překonat omezení pevnosti a modulu.
Poté, co EU deklarovala emise CO2 na méně než 120 g/kg, se hořčík stal široce propagovaným a používaným nejlehčím kovem v automobilech v Evropě. Myšlenka na snížení nákladů při vývoji vyrobených hořčíkových komponent měla za cíl zvýšit ceny dílů asi na dvojnásobek cen hliníkových dílů.
Plasty a kompozity: Od roku 1953 byly polymerní kompozitní materiály Corvette součástí automobilového průmyslu. Preference těchto materiálů vzrostly kvůli jejich zkráceným dodacím lhůtám, nižším investičním nákladům, snížené hmotnosti a možnostem konsolidace dílů, odolnosti proti korozi, konstrukční flexibilitě, anizotropii materiálu a mechanickým vlastnostem v porovnání s konvenční výrobou oceli.
Překážka však vznikla kvůli vysokým materiálovým nákladům, pomalému tempu výroby, obavám z recyklovatelnosti a několika faktorům, které bránily rozsáhlým automobilovým aplikacím polymerních kompozitů. Náklady na kompozitní materiály jsou obvykle až 10krát vyšší při použití uhlíkových vláken než u konvenčních kovů, a proto hlavním cílem budoucího vývoje musí být použití hybridních kompozitů, které vyžadují nízké náklady. BMW a VW daly náskok v používání struktur z uhlíkových vláken ve svých vozidlech.
Zrychleným tempem jsou ocelové konstrukce nahrazovány kovovými a plastovými hybridy. Na trhu materiálů pro automobilové aplikace tedy existuje značná konkurence. Rostoucí obavy o životní prostředí také urychlují potřebu lehčích vozidel pro nižší spotřebu paliva a také pro potřebu recyklace.
Automobilový průmysl tedy přizpůsobuje komerčně životaschopné strategie, jako jsou alternativní kovy a kompozity, aby uspokojil poptávku a udržel se v rostoucí průmyslové konkurenci. Úzké hrdlo scénáře pro toto odvětví však nespočívá pouze v tom, že bude sloužit poptávce po lehkých vozidlech, ale může také zpochybnit standardní předpisy pro vozidla, národní infrastrukturní a ekonomické problémy.
Přesto existují významné překážky v používání těchto materiálů ve velkém měřítku, zejména kvůli ceně surovin nebo nutnosti velkých kapitálových investic na transformaci tvářecích procesů a dosažení měnící se normy a předpisy v oblasti odolnosti a spolehlivosti při nárazu. Je tedy potřeba dalšího výzkumu nejlepších životaschopných procesů, vlastností a materiálů s nižšími náklady, aby se zisk tohoto lukrativního odvětví dosáhl vrcholu.
