Plastiks_9_2019

w w w . p l a s t i c s . r u 26 ТЕМА НОМЕРА /НАВСТРЕЧУ ВЫСТАВКЕ К-2019 П Л А С Т И К С № 9 ( 1 9 3 ) 2 0 1 9 30,4%, шасси — 20,1%, элементы интерье- ра — 14,3%, прочие — 5%. Надо сказать, что для очень многих современных легковых автомобилей даже разных классов (вплоть до SUV) представленная пропорция воспро- изводится с удивительным постоянством. Анализ показывает, что наиболее очевид- ный кандидат на замещение неких традици- онных материалов на полимерные — эле- менты интерьера —и без того уже занимает в общей массе автомобиля достаточно скром- ные 14,3%, треть из которых приходится на кресла, то есть в какой-то мере на силовой элемент. Таким образом, потенциал сниже- ния веса за счет применения полимерных решений тут, видимо, практически исчер- пан, если не идти, конечно, на упрощение дизайнерских решений и редукцию функ- ционала. И, вероятно, именно применению в интерьерных решениях обязано лидерство полипропилена среди всех прочих полиме- ров в автопроме: это самый легкий (в смысле плотности) термопласт с удовлетворитель- ными механическими характеристиками. Основная же масса автомобиля все-таки приходится на те системы, где на первый план выходит не форма (как в случае с инте- рьером), а механика конструкций, а в случае с подсистемами силового блока еще и тем- пературная устойчивость: 60% массы совре- менного автомобиля—это силовая установка с обеспечивающими подсистемами и кузов. Именно на редукцию массы этих элемен- тов за счет внедрения новых материалов и направлены основные усилия разработчи- ков как в прошлом, так и сейчас. Этот тезис можно в какой-то мере проиллюстрировать динамикой изменений долей различных ма- териалов в кумулятивном весе автомобиля за последние 25 лет (рис. 2). Видно, что наибо- лее заметные изменения имели место в роли средне- и высокопрочных сталей, обеспечи- вающих, в отличие от традиционной стали, сопоставимые механические показатели дета- лей при меньшем расходе материала, то есть при меньшей их массе. Ключевой вопрос: сохранится именно этот тренд на эволюцию металлов как мате- риалов для силовых элементов автомобиля или же полимеры смогут потеснить их и в этой части? Надо сказать, что тема подобных альтернатив является очень хорошо изучен- ной в мировой автоиндустрии. Вовлеченные в эти исследования компании (а это не толь- ко автопроизводители, но и некоммерческие организации и консалтинговые фирмы, по- лучающие финансирование в том числе от государственных институтов) имеют на ру- ках не только общетеоретические выкладки, но и полноразмерные и полнофункциональ- ные образцы, созданные для тестирования различных опций в смысле применяемых материалов и их комбинаций. Характерно, что прототип, отражающий вариант наиболее агрессивной редукции массы (обычно это какой-то типичный су- ществующий пассажирский седан среднего ценового сегмента) на 45% относительно ба- зовой линии, реализует максимизацию во- влечения именно полимеров в построение в том числе силового каркаса и части силовых подсистем. Речь идет о масштабном приме- нении полимерных композитов, главным об- разом углепластиковых, но также и стекло- пластиковых, и сплавов на основе магния и алюминия, в том числе относительно нового материала — экструдированного алюминия. Казалось бы, решение найдено. Про- блема, однако, заключается в том, что при тестировании различных концепций сни- жения массы разработчики задаются раз- личными экономическими ориентирами, лимитирующими полет технологической фантазии. В их основе лежит, как правило, приведенное выше соотношение между сни- жением массы автомобиля и соответствую- щим снижением расхода топлива. Рисунок 2. Изменение структуры массы типового автомобиля по видам материалов (источник — U. S. Department of Energy), % Рисунок 3. Устройство неокрашенного кузова концепта Mach II