Lahki materiali: so res lahki?

Z lahkimi materiali do le 895 kilogramov in do 4 “konj” za vsak kilogram: Alfa Romeo 4C.

Zmanjšanje mase vozila je namenjeno predvsem zmanjšanju porabe goriva in s tem povezano manjšo emisijo CO₂. Pri posameznih sklopih vozila, kot so podvozje ali prenos, se lahko prihrani tudi do 25 odstotkov mase, kar je odvisno od nosilnosti, togosti in tehnologije gradnje. Če se primerja zamenjava jekla z aluminijem, se lahko pridobi na masi, pri tem pa ni nujno, da sta prizadeti nosilnost in togost. Po drugi strani pa se po aluminiju zvok lažje prenaša, kar pomeni, da se hrup iz podvozja močneje izraža, zato je treba vgraditi dodatno maso za dušenje nihanj oziroma prenosa teh nihanj.

Postopoma se računa tudi na uporabo še lažjih materialov, kot so karbonska vlakna, ki zaradi togosti in nezmožnosti dušenja še bolje prenašajo hrup. Mnogi zato opozarjajo na osnovni konflikt med zniževanjem mase in nižjim CO₂, kjer je masa sklopa ali celote ključni dejavnik v dinamiki sistema. Zato se morajo pri uporabi lažjih materialov oblikovati tudi elementi konstrukcije z večjo gostoto, kar omogoča spremeniti dinamične lastnosti tako, da se spremenijo lastne frekvence in dušilne lastnosti. To pomeni da uvajaje lahkih materialov v avtomobilski industriji ne more biti enostransko ampak postopno, da ne bi prišlo do  nepredvidenih sopojavov.

Podvozje, pogon in karoserija so mesta, kjer je moč prihraniti največ mase.

Primeri posledice “hujšanja” se lahko kažejo že pri uporabi olja z manjšo viskoznostjo, ki se uporabijo pri nekaterih tipih ležajev z manjšim trenjem, katerim se zamnjšajo tudi dušilne sposobnosti. Hkrati pa se pri zamenjavi jeklenih kletk z lažjimi materiali pojavijo drugačna raztezanja zaradi temperature, kar vpliva na predobremenitev, zračnosti pri teku in spremembi odvoda in dovoda toplote.

Seveda zaradi omenjenih težav avtomobilska industrija ne bo opustila ideje o zmanjševanju mase, kar se pri osebnih vozilih že dogaja, še bolj pa pri športnih vozilih. Zadnji izdelek, ki je šel najdlje in celo močno prekosil pregovorno lahke Lotuse, je Alfa 4C pri kateri so dosegli specifično moč kar 4 “konje” na kilogram. Konstruktorji so si pri tej konstrukciji zadali cilj zmanjšati maso vozila s primerno gradnjo, uporabo lahkih materialov in najnovejšo tehnologijo. Tako so dosegli maso vozila 895 kg kar je občutno manj kot pri vzorniku Lotus Exige S ki ima maso 1176 kg.

Pri težnji po zmanjševanju mase se torej konstruktorji soočijo tudi z nekaj novimi težavami in izzivi, ne le s spremembo (dražjega) materiala ter z drugačnimi preračuni nosilnosti in togosti. (AB)

Foto: Alfa Romeo