کاربرد پلیمرها در صنعت خودروسازی

در این میان‌ جایگزینی مواد‌ دیگر با پلاستیک به دلیل وزن سبک‌تر، با قابلیت شکل‌دهی خوب، مقاوم در برابر خوردگی و با استحکام بالا در طراحی خودرو بیشتر شده است. به دلیل نگرانی های زیست‌محیطی و اقتصادی فعلی، تولیدکنندگان اتومبیل اکنون از مواد پلاستیکی پیشرفته‌تری استفاده می‌کنند تا بتوانند وزن و مصرف سوخت محصولات خود را کاهش دهند.

به منظور دستیابی به اهداف مطرح‌شده به عنوان بخشی از کاربرد پلیمر در صنایع مختلف، خودروسازان در حال بررسی چندین رویکرد مختلف برای ساخت اتومبیل‌های سبک وزن هستند. زیرا کاهش 10 درصدی در وزن خودرو می‌تواند به بهبود 6 تا 8٪ در مصرف سوخت منجر شود. سبک‌سازی را می‌توان با تلفیق قطعات، جایگزینی مواد و بهینه‌سازی طراحی به دست آورد.

اهمیت استفاده از مواد پلیمری در صنعت خودروسازی

بهتر است بدانید که امروزه کاربرد پلیمرها در صنعت خودروسازی دیگر یک انتخاب نیست، بلکه ضرورتی است که باید مورد توجه قرار گیرد. کاربرد پلیمر در صنعت خودرو‌سازی به این دلیل که موجب کاهش وزن خودرو،  افزایش ایمنی سرنشینان و مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر خوردگی و افزایش دوام قطعات و بهبود عملکرد عایق‌سازی و کاهش صدا می‌شود، بسیار مد نظر خودروسازان قرار گرفته است. از سویی کاربرد پلیمر در خودروسازی به این منظور رواج یافت تا پلیمرها جایگزین فلزاتی شوند که موجب مصرف سوخت بالا، آلودگی هوا، کاهش کارایی خودرو، افزایش وزن، جذب کمتر ضربه، زنگ‌زدگی و کاهش عمر، نویز و حرارت و افزایش هزینه تولید می‌شدند.

مزایای استفاده از پلیمرها در صنعت خودروسازی

به طور سنتی، از ترموپلاستیک‌ها و الاستومرها به عنوان مثال، پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن (PE)، پلی آمید (PA) و پلی الفین ترموپلاستیک (TPO) در پنل‌های ابزار، صندلی‌ها، تسمه‌ها، واشرها، چسب‌های مهر و موم و لاستیک استفاده می‌گردد. کامپوزیت‌های ترموست، مانند پلاستیک تقویت‌شده با الیاف کربن (CFRP) و پلاستیک تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP)، به طور فزاینده‌ای در اجزای ساختاری اتومبیل استفاده می‌شود. اما سوالی که مطرح است این است که پلاستیک های مهندسی مورد استفاده در قطعات پلاستیکی خودرو چیست؟پلیمرها در صنعت خودروسازی کدام‌اند؟ هر کدام از پلیمرهای مورد استفاده در این قطعات باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند؟

• ایمنی و راحتی بیشتر
• افزایش راندمان سوخت
• انعطاف‌پذیری در تلفیق اجزا
• بهبود فرآیند طراحی
• کاهش وزن نهایی خودرو

استفاده از پلی‌آمیدها در صنعت خودروسازی

انواع اصلی نایلون یا پلی آمیدها از جمله PA6 GF30 ، PA66 GF30، PA6 و PA66 انواع پلیمرها در صنعت خودروسازی هستند که عمدتا در ساخت قطعات موتور خودرو و اجزای جانبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به دلیل داشتن مقاومت دمایی بالا بیشترین مواد به‌کاررفته در قطعات موتور از نایلون تقویت‌شده با فایبرگلاس است. خصوصیات اصلی نایلون با اصلاح فایبرگلاس بسیار بهبود می‌‎یابد. استحکام، دقت محصول، پایداری ابعادی و غیره از ویژگی‌های اصلی بهبود‌یافته این محصول است. علاوه بر این، انواع مختلفی از نایلون وجود دارد که بازیافت آن‌ها آسان است و قیمت آن‌ها نسبتا ارزان است. این عوامل باعث می‌شود که نایلون ماده‌ای ایده‌آل برای استفاده در قطعات جانبی موتور باشد.

پوشش موتور و قطعات سیلندر که با نایلون اصلاح‌شده تولید می‌شوند، در مقایسه با مواد فلزی، باعث کاهش 30 درصدی هزینه‌ها می‌شود. علاوه بر قطعات موتور، برای سایر قطعات مکانیکی خودرو نیز مانند فیلتر روغن، برف‌پاک‌کن، مشبک رادیاتور و … می‌توان از پلی‌آمیدها استفاده کرد.

پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) در خودروسازی

پلی بوتلین ترفتالات یا به طور مختصر PBT، به طور گسترده‌ای در ساخت ضربه‌گیر اتومبیل، قطعات سیستم سوخت‌رسانی، گل‌گیر، صفحه پایه شمع، قطعات سیستم سوخت‌رسانی، پانل ابزار، محفظه احتراق خودکار، گاز و قطعات خودرو مانند پدال کلاچ استفاده می‌شود. مصارف PBT،PA ،PC و POM پیشرفته در صنعت خودروسازی بسیار رقابتی هستند.

جذب آب PA بالاست و مقاومت PC در برابر حرارت کمتر از PBT است. از طرفی PBT به دلیل مقاومت بیشتر در برابر جذب آب، به تدریج جایگزین PA خواهد شد. در صورت رطوبت نسبی زیاد، ایجاد خوردگی بیشتر می‌شود به همین دلیل از PBT اصلاح‌شده اغلب استفاده می‌شود. در حالتی که رطوبت کمتر از 80 ℃، تا 90٪ باشد، PBT، هنوز هم می‌تواند مورد استفاده گیرد و عملکرد آن بسیار خوب است.

پلی‌ استال (POM) در خودروسازی

POM نوعی ماده ترموپلاستیک است که با ویژگی‌هایی همچون پایداری ابعادی عالی، مقاومت در برابر خزش، مقاومت در برابر حرارت بالا و خواص الکتریکی و دی الکتریک خوب شناخته می‌شود. به دلیل پایداری ابعادی عالی، پلی‌استال در قطعاتی که به دقت زیاد نیاز دارند استفاده می‌شود. کاربرد پلی استال POM شامل استفاده در ساخت اجزایی همچون چرخ دنده‌ها و سیستم‌های سوخت است. صنعت خودرو بزرگترین بازار بالقوه برای انواع گریدهای پلی‌استال است. هوستافوم دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و غیره است.

این ماده برای ساخت پمپ اتومبیل خودرو، قطعات کاربراتور، خط لوله، شیر قدرت، بلبرینگ، میل لنگ، دستگیره‌ها، داشبورد، پنجره اتومبیل، دسته بالابر، سوئیچ الکتریکی، سگک و … به ویژه قطعاتی مانند بلوک‌های کشویی، به کار می‌رود. این قطعات کوچک از سایش فلز جلوگیری کرده و مصرف روغن را کاهش می‌دهد و باعث افزایش عمر مفید قطعات می‌شود.

چرخ‌دنده‌های ساخته‌شده از پلی کربنات (PC)

پلی کربنات ویژگی‌های عالی حرارتی، الکتریکی، ضربه‌ای و نوری را ارائه می‌دهد. این پلیمرها در صنعت خودروسازی به کار می‌روند. به دلیل مقاومت ضربه‌ای باورنکردنی، یکی از بهترین گزینه‌ها برای لنزهای چراغ‌های جلو، سپرها، کلاه ایمنی و شیشه های ضدگلوله است. پلی‌ کربنات اصلاح‌شده به دلیل مقاومت در برابر حرارت عالی، مقاومت در برابر ضربه، سختی و پردازش خوب، عمدتا در قطعات بیرونی و در دکوراسیون داخلی خودرو، اطراف اجزای داشبورد، صفحه محافظت در برابر یخ، دستگیره‌ها و… استفاده می‌شود. غلاف ستون، صفحه تزئینی، لوازم جانبی سیستم تهویه، قطعات لامپ نیز از دیگر قطعاتی هستند که در صنعت خودروسازی از پلی کربنات تشکیل شده‌اند.

کامپاندهای پلی وینیل کلراید (PVC) در صنعت خودرو

کامپاند پلی وینیل کلراید، که بیشتر به عنوان کامپاند PVC شناخته می شود، یک پلاستیک بازدارنده شعله است که می‌تواند به صورت اجزای انعطاف‌پذیر یا سفت و سخت تشکیل شود. پی‌وی‌سی یکی دیگر از پلاستیک‌های رایج است که به لطف شکل‌پذیری و ظرافت در خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرد. اغلب پی‌وی‌سی در ساخت داشبورد و قطعات بدنه خودرو استفاده می‌شود. PVC انعطاف‌پذیری بالایی دارد، از ثبات حرارتی زیادی برخوردار است، ضد شعله است و دارای مقدار سرب بسیار کمی است.

این ماده می‌تواند به صورت تزریق، قالب‌گیری فشاری یا قالب‌گیری با دمش ساخته شود و بسته به نوع و مقدار روان‌کننده‌های آن می‌توان موارد مصرف متفاوتی داشته باشد. تعداد زیادی از محصولات پلاستیکی صلب یا انعطاف‌پذیر می‌توانند با استفاده از PVC تولید شوند. این ماده در ساخت قطعات درب اتومبیل، کابل‌های الکتریکی، و پانل‌های ابزار استفاده می‌شود.

کامپاندهای پلی پروپیلن (PP)

پلی پروپیلن یک پلیمر اشباع‌شده است که از مونومر پروپیلن ایجاد می‌شود. این پلیمرها در صنعت خودروسازی به کار می‌روند. پلی پروپیلن بیشترین پلاستیک استفاده‌شده در قطعات خودرو است. از آنجا که PP یک پلیمر ترموپلاستیک است، می‌توان آن را به راحتی به هر شکلی درآورد. همچنین این ماده از مقاومت شیمیایی و حرارتی بسیار خوبی برخوردار است و به طور کلی در برابر ضربه مقاوم است.

با توجه به ویژگی‌های این ماده، آن را در سپر اتومبیل، سطل‌های گاز و حتی الیاف فرش کف داخلی اتومبیل خود پیدا خواهید کرد. PP جایگزینی اقتصادی‌تر برای پلاستیک‌های گران‌قیمت با مقاومت و دوام مشابه است که به کاهش هزینه‌های تولید کمک می‌کند. یکی از مزایای عمده پلی پروپیلن این است که در برابر اسیدها، بازها و حلال‌های شیمیایی مقاومت خوبی دارد. از این ماده می‌توان در محفظه‌های گاز، الیاف مورد استفاه، ضربه‌گیرها مانند سپر، عایق کابل و مخازن شیمیایی استفاده کرد.

اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)

ABS به دلیل هزینه تولید پایین و سهولت ساخت توسط تولیدکنندگان پلاستیک از محبوبیت بالایی برخوردار است. ABS از این جهت که محصول نهایی با جلای زیبایی را به دست می‌دهد، بسیار شبیه PVC است. روکش‌ها و داشبورد‌های فرمان اغلب از پلاستیک ABS ساخته می‌شوند. این پلیمرها در صنعت خودروسازی به کار می‌روند. همچنین برای کاربردهای سنگین بسیار مناسب است، بنابراین می‌توان از آن برای ساخت قطعات بدنه خودرو نیز استفاده کرد. پلاستیک مورد استفاده در اتومبیل‌ها، مانند ABS، به بدنه خودرو کمک می‌کند تا در هنگام ضربه، انرژی را جذب و توزیع کند و مسافران را در امان نگه دارد. این ماده توسط پلیمریزاسیون استایرن و اکریلونیتریل ساخته می‌شود.

علاوه بر این، استایرن به پلاستیک یک سطح براق و غیرقابل‌نفوذ می‌دهد. عملکرد فوق‌العاده در گستره دمایی زیاد، ویژگی‌های عایق‌بندی عالی و رنگ و چسب‌پذیری آسان از ویژگی‌های مهم این محصول است. به طور کلی از این ماده می‌توان در ساخت داشبورد، روکش چرخ‌ها و قطعات بدنه خودرو استفاده کرد.

پلی استایرن (PS)؛ پلیمر درب‌های خودرو

پلی استایرن مقاومت الکتریکی و شیمیایی خارق‌العاده‌ای از خود نشان می‌دهد. این پلیمرها در صنعت خودروسازی به کار می‌روند. ساخت آن آسان است، در صورت حرارت دادن بیش از دمای انتقال شیشه، بسیار کشسان است و نرم می‌شود. برخی از خصوصیات مکانیکی آن شامل استحکام، کشیدگی، مقاومت در برابر ضربه، مدول بالای آن است. از پلی استایرن (جامد و فوم) برای ساخت بسیاری از قطعات خودرو همچون اتصالات اتومبیل، پایه نمایشگر و دکمه‌ها، دستگیره‌ها، پنل‌های ابزار پنل‌های جاذب انرژی و فوم‌های جذب‌کننده صدا استفاده می‌شود. همچنین فوم پلی استایرن به طور گسترده‌ای در صندلی‌های محافظ کودک استفاده می‌شود.

پلی اتیلن (PE) در امنیت صنعت خودرو سازی

پلی اتیلن از مقاومت بالایی در برابر ضربه، چگالی کم و استحکام کششی بالایی برخوردار است. این پلیمرها در صنعت خودروسازی به کار می‌روند. پلی‌اتیلن بسیار مقرون‌به‌صرفه است، در برابر رطوبت مقاوم است و بسیاری از روش‌های شکل‌دهی به راحتی بر روی آن انجام می‌شود. کاربردهای آن را می‌توان در عایق‌های الکتریکی و فیلم‌ها جست‌وجو کرد. پلاستیک‌های با کارایی بالا به دلیل مزایای باورنکردنی که ارائه می دهند، همچنان در صنعت خودرو نقش حیاتی دارند. اگر در صنعت خودرو هستید، مطالعه خواص و کابردهای آن‌ها برای شما مفید است زیرا کار را برای تجارتتان بسیار آسان‌تر خواهد کرد.

نقش پلیمرها در صنعت خودروسازی

صنعت اتومبیل‌سازی امروز با تقاضاهای جدی‌تری برای کاهش مصرف سوخت و انتشار گازهای خروجی مواجه است. طراحی سبک و افزایش استفاده از قطعات پلاستیکی پیشرفته برای نسل بعدی اتومبیل‌های منطبق با قوانین جدید بسیار مهم خواهد بود. مهندسان و تولیدکنندگانی که اجزای مبتنی بر پلیمر را برای خودروها تولید می کنند، تحت فشار هستند تا زمان توسعه را کاهش دهند و فرآیندهای تولید را برای کیفیت و دوام اقتصادی بیشتر بهینه کنند. ابزارهای انتخاب پلیمرها به کمک رایانه در ترکیب با شبیه‌سازی ریاضی برای هر دو خصوصیت مواد و فرآیندهای تولید به کار می‌رود و در یافتن راه‌حل‌های نوآورانه و اقتصادی هنگام طراحی کاربردهای پلیمری برای اتومبیل‌های مدرن کمک اساسی می‌کنند.

مطالعه خواص مواد اولیه پلیمری مورد استفاده در صنایع خودروسازی و آشنایی با کاربردهای هر کدام از این مواد در قطعات خودرو به منظور حفظ کیفیت و یا بهبود خواص می‌تواند انجام می‌شود. برای هر قطعه مورد استفاده در یک مجموعه سیستمی خواصی وجود دارد که نقص در آن باعث افت کیفیت کل سیستم و یا ایجاد ناکارآمدی آن خواهد شد.

با کارشناسان آتمن پلیمر تماس بگیرید تا راه‌حل‌های سفارشی برای تولید قطعات خودرویی سبک، مقاوم و مقرون‌به‌صرفه دریافت کنید.