استفاده از مادة اولية مناسب در جاي درست

در كنفرانس 2015 لندن كه در زمينة خودروسازي برگزار شد سخنرانان، غرفه‌داران و بيش از 100 شركت‌كننده حضور يافتند و در زمينة صنعت خودروسازي به‌گفت‌و‌گو پرداختند. اين كنفرانس كه در ماه آوريل در شهر لندن برگزار گرديد، در زمينة مواد سبك مورد استفاده در صنعت خودروسازي بوده است.

در اين كنفرانس بيش از 20 تحقيق موردي توسط خودروسازان، تايرسازان و عرضه‌كنندگان مواد اوليه ارائه گرديد. ازجمله محصولات به نمايش گذاشته‌شده، بدنة فورد GT40، بدنة كلاس-C W205 مرسدس بنز و بدنة تيپ-F جاگوار بوده است.

دكتر فينكلدي (Finkeldey) از شركت مرسدس بنز، بدنة كلاس-C مرسدس بنز را دستاوردي بزرگ براي شركت مرسدس بنز دانسته چراكه دستيابي به اين بدنه همراه با 40 كيلوگرم كاهش وزن بوده است. آلومينيوم 25 درصد از بدنة سفيد اين مدل مرسدس را تشكيل مي‌دهد، يعني نيمي از محيط اين مدل از جنس آلومينيوم است.

استفاده از آلومينيوم دايكاست در بدنه، موجب افزايش استحكام شده و همزمان فولاد استحكام بالا موجب كاهش فرورفتگي ناشي از تصادف مي‌گردد. اين ساختار هيبريدي يا تركيبي، از چندين تكنيك اتصال برخوردار است: جوش ليزري، پرچ و بيش از 180 متر اتصال چسبي. ساختار اين مدل مرسدس، پايه و اساس بيش از 10 مدل مختلف مرسدس بنز خواهد بود. اين درحالي است كه سري C مرسدس‌بنز با سرعت توليد 1000 دستگاه در روز در چهار قارة مختلف توليد خواهد شد.

درحال‌حاضر مهم‌ترين خودروي عرضه‌شده به بازار كه بالاترين مصرف آلومينيوم را به خود اختصاص داده، فورد 150-F است. به‌گفتة مسؤلين فورد، اين شركت با توجه به وزن‌سبك و دوام فلز آلومينيوم، توليد بدنة خود را از فولاد به آلومينيوم تغيير داده است. جايگزين‌سازي آلومينيوم به‌جاي فولاد در اين خودرو، 700 پوند (وزني) از وزن اين خودرو كاست و لذا بهره‌وري سوخت اين خودرو را بسيار افزايش داد تا حدي كه بالاترين بهره‌وري را در خودروهاي موجود بازار به خود اختصاص داده است. البته خودروهاي ديگري نظير آئودي 8A و جگوار XJ نيز با درصد بالاي آلومينيوم مورد استفاده در ساختار، به بازار عرضه شدند اما تعداد خودروهاي عرضه‌شده اين گروه از خودروها بسيار كم بوده است. دو واحد توليدي فورد قادرند سالانه 700 هزار واحد خودرو توليد نمايند.

90 درصد از بدنة فورد سابل 1993 (Sable) از آلومينيوم سري 5000 است. از آن زمان تاكنون شرايط تغيير كرده است. بدنة 150-F حاوي 54 درصد آلومينيوم سري 6000، 26 درصد آلومينيوم پيش‌گرم‌شده 6000، 12 درصد آلومينيوم سري 5000 و 8 درصد فولاد است.

شركت جاگوار لندرور (JLR) نيز مسيري مشابه را پيموده است. هدف اين شركت كاهش CO₂ واردشده به محيط‌زيست بوده است. پس از عرضة مدل XJ در سال 2002، اين شركت توانست در ارائه خودروهاي سبك‌وزن با كاهش آلاينده‌هاي واردشده به محيط زيست، گام بزرگي بردارد. عرضة اينگونه خودروها در شركت جاگوار با توليد سري XE و XF ادامه يافت.

درحالي‌كه شركت جاگوار پيشگام در عرصة استفاده از آلومينيوم و كاهش 40 درصدي وزن خودروست، اين شركت مواد كامپوزيتي را به‌منظور كاهش بيش از پيش وزن خودرو و افزايش سختي آن مدنظر قرار داده است.

نبايد به فيبرهاي كربني تنها به‌عنوان جايگزين فلزي نگاه كرد بلكه فيبرهاي كربني امكان ادغام اجزاي مختلف را فراهم مي‌كنند و لذا قطعات مورد‌نياز براي توليد خودرو، كاهش مي‌يابد. درحال‌حاضر جاگوار لندرور در درب‌هاي عقب و سقف تيپ-F خود از كامپوزيت استفاده مي‌كند.

حال اين سوال مطرح است كه آيا مي‌توان كامپوزيت‌ها را جايگزين مناسبي براي فلزات دانست؟

به‌نظر مي‌رسد كه در آينده‌اي نزديك اين اتفاق رخ دهد. هنوز هزينة استفاده از كامپوزيت بيشتر از آنست كه بتوان در مقياس كلان از آن استفاده كرد. بايد در ابتدا اقدامات لازم صورت گيرد و درنهايت بهترين گزينه ساخت واحدي جداگانه براي جايگزين‌سازي خواهد بود. چنين تغيير و تحول بزرگي به سرمايه‌گذاري بسيار در واحد‌هاي تازه تأسيس نياز خواهد داشت. از سوي ديگر، هم‌اكنون صنعت خودرو براساس چرخة بستة بازيافت آلومينيوم فعال است كه براي فيبرهاي كربني چنين چرخه‌اي وجود ندارد.

در اين مورد، شركت سايپا پروژه‌اي تحت عنوان e-موبيليتي (e_mobility) تعريف كرده است كه اين تكنولوژي‌ها شامل خودروهاي الكتريكي، خودروهاي هيبريدي و خودروهايي است كه در آن‌ها از تكنولوژي سلول سوخت هيدروژني استفاده مي‌شود. در اين خودروها، كاهش وزن بسيار اهميت دارد و نه‌تنها در بدنه، بلكه در محفظة آلومينيومي باطري و اجزاي الكتريكي، جايگزيني آلومينيوم به‌جاي مس اهميت بيشتري پيدا مي‌كند.

مسألة ديگري كه موجب برتري آلومينيوم مي‌شود، دوام و پايداري فلز آلومينيوم است. امكان بازيافت آلومينيوم يكي از برتري‌هاي اين فلز است. شركت JLR يكي از پيشكسوتان استفاده از آلومينيوم بازيافتي در مدل اسپورت لندرور است. بدنة اين خودرو 42 درصد سبكتر و همزمان سفتي آن دو برابر مدل‌هاي قبلي است. 50 درصد از اجزاي اين خودرو، از جنس فلز آلومينيوم بازيافتي مي‌باشد.

هم‌اكنون JLR پروژه‌اي تحت عنوان "ريل‌كار 2 (Real car 2)" تعريف كرده كه در اين مدل ميزان مصرف آلومينيوم ثانويه 25 درصد ديگر افزايش مي‌يابد.

كامپوزيت‌ها طي سال‌هاي آتي رشد چشمگيري را در صنعت خودرو خواهند‌ داشت مخصوصاً در خودروهايي كه در حجم كم توليد مي‌شوند اما آنچه دربارة اين مواد سبك‌وزن نگران‌كننده است تعمير و دوام آن‌هاست. فولاد هنوز از جايگاه خوبي در بازار برخوردار است. بدنه‌هايي كه تلفيقي بوده و حاصل تركيب فولاد و آلومينيوم‌اند، بيشتر از ساير بدنه‌ها مورد توجه خودروسازان قرار گرفته‌اند.

وضعيت آلومينيوم در بازار چگونه است؟

آلومينيوم فلزي است كه توليد آن طي قرن اخير، تجاري بوده است درحالي‌كه تبعيت توليدكنندگان از شركت JLR دشوار است، اما ديده مي‌شود كه شركت‌هايي نظير كاديلاك خودروهاي بدنة آلومينيومي خود نظير CT6 را يا به بازار وارد كرده و يا تا سال 2016 عرضه خواهند كرد. آلياژهاي آلومينيومي كه در گذشته به‌عنوان گزينة برتر در صنايع هوا-فضا مورد استفاده قرار مي‌گرفتند، امروزه مورد توجه صنايع خودروسازي قرار گرفته‌اند.

كاربرد تركيبي از مواد در صنعت خودروسازي به‌صورت استفاده در پانل بدنه و اجزاي مكانيكي، موجب افزايش ‌وزن، سفتي و بازيافت‌پذيري خودرو خواهد شد. مي‌توان گفت كه آيندة خودروسازي همراه با رقابت بين مواد اوليه سازندة خودرو نخواهد بود و درواقع مهم‌ترين فاكتور در اين صنعت "استفاده از مادة اولية مناسب در جاي درست آن" خواهد بود.