تبلیغات
اصفهان کامپوزیت - كامپوزیت های الیاف كربن در خودروهای گازسوز
 
اصفهان کامپوزیت
متنوع ترین، باکیفیت ترین و ارزانترین محصولات کامپوزیتی را از ما بخواهید.


كامپوزیت های الیاف كربن در خودروهای گازسوز

صنعت خودرو بازار بالقوه گسترده ای برای پلاستیك های تقویت شده با الیاف است. در سالهای گذشته مواد و تركیبات پلاستیكی تقویت شده با شیشه به طور تدریجی وارد بازار خودرو شده اند. بهای بالای الیاف پیشرفته همانند كربن و آرامید، مصرف آنها را توسط خودروسازان محدود كرده است. با این وجود با آغاز قرن 21، كاربرد پلاستیك های تقویت شده در صنعت خودرو ادامه یافته و كامپوزیت های الیاف كربن كاربرد بیشتری خواهند یافت.

مقداری از فناوری مورد نیاز برای ساخت قطعات خودرو از پلاستیك های تقویت شده با الیاف كربن (CFRP) در دسترس است و افزون بر آن، فرایندهای ساخت جدیدی نیز در حال گسترش هستند كه به كارگیری  CFRP را در خودرو اقتصادی كرده و آنها را به رقابت با مواد مرسوم و متداول قادر می سازد.

صنعت جهانی خودرو، در 30 سال گذشته تغییر زیادی كرده است. در آغاز دهه 1970 فولاد ماده ساختاری مهمی در خودروها بود و پلاستیك های تقویت شده با الیاف (FRP) به دنبال جایگاهی در بازار خودرو بودند. برای جلب رضایت شركت های بزرگ نفتی، آمریكایی ها به سمت خودروهای سواری چهاردر بزرگ و استیشن و خودروهای دارای موتور نیرومند و پرمصرف گرایش داشتند. بنزین ارزان بود و آلودگی هوا نیز خیلی مشكل ساز نبود. بحران نفت در اواسط دهه 1970 منجر به افزایش بهای بنزین و تشكیل صف های دراز در پمپ بنزین ها شد. بیشتر آمریكایی ها در برابر افزایش بهای بنزین واكنش نشان دادند و خودروهایی كوچك تر با موتورهای كوچك تر و كم مصرف تر خریدند. این امر راه ورود خودروهای كوچك تر را از ژاپن و اروپا به سمت بازارهای آمریكا باز كرد.

همچنین در دهه 1970 موضوع آلودگی هوا در شماری از شهرهای بزرگ آمریكا همانن لس آنجلس، شیكاگو و نیویورك توجه عمومی را به خود جلب كرد. در هر صورت، پلاستیك های تقویت شده با شیشه به مقدار زیادی در خودروها كاربرد یافتند. این مواد نخست برای ساخت قطعات تزریقی كوچك و سپس قطعات بزرگتری همچون سپر، تزئینات درون خودرو، داشبورد و ... به كار گرفته شدند.

علل كندی نفوذ كامپوزیت ها در صنعت خودرو در آغاز دهه 1970عبارت بودند از:

- گران تر بودن رزین ها و الیاف شیشه نسبت به فلزات

- عدم توجه به مشكل آلودگی هوا

- ارزانی بنزین و جذاب نبودن موضوع مصرف كمتر بنزین در اثر سبكی قطعات FRP

- غیرممكن بودن حفظ میزان بالای تولید خودرو، بدون افزایش ماشین آلات و ابزار با توجه به طولانی بودن چرخه پخت سیستم های

 رزینی آن زمان

- هزینه بالای تبدیل تجهیزات فراوری فولاد به FRP

صحبت های یك مهندس ساخت و تولید درباره  آن دوران جالب است. او سخت كوشانه برای ساخت در صندوق عقب خودرو از جنس كامپوزیت الیاف شیشه فعالیت می كرد. این امر افزون بر ظاهری مناسب، كاهش وزن و مقاومت به خوردگی خوبی داشت، اما تولید آن بسیار گران تمام می شد. اوتلاش می كرد یكی از گروههای خودروسازی را قانع كند كه این قطعه را جزء تولیدات خود قرار دهد ولی پاسخی كه از جانب یكی از مدیران آشنا با مسائل مالی آن شركت دریافت كرد، این بود: "درست است كه وزن كاهش می یابد اما میلیون ها دلار برای تجهیزات شكل دهی فلزات در دیترویت سرمایه گذاری شده است. به گفته شما باید اینها را دور ریخت و تجهیزات جدیدی برای شكل دهی پلاستیك ها خرید. ایا می دانید چه هزینه ای برای حفظ میزان بالای تولید صرف میشود و این هزینه ها چه بر سر تراز مالی ما خواهد آورد؟"

كم كم صنعت خودرو به مواد FRP گرایش پیدا كرد. اما هنوز هم كاهش وزن و مقاومت به خوردگی نسبت به هزینه های تولید از اهمیت كمتری برخوردار است. با توجه به حجم بالای سرمایه گذاری انجام شده برای تجهیزات ساخت خودرو از مواد فلزی، صنعت خودرو هنوز حالت فلزی دارد. پرسش مهم این است كه آیا میتوان بر این مشكل غلبه كرد؟

 

جهت مطالعه "صنعت خودرو در قرن بیست و یكم" به ادامه مطلب مراجعه نمایید.


صنعت خودرو در قرن بیست و یكم

شرایط اجتماعی و سیاسی مؤثر در اقتصاد جهان، در قرن 21 نسبت به دهه 1970 بسیار متفاوت است. انگیزه اصلی تغییر در صنعت خودرو، آلودگی هوا و كاهش لایه ازن بود. در گزارش ها آمده است كه در محیط های شهری حدود ¾ آلودگی منواكسید كربن را خودروها، كامیون ها و اتوبوس های بنزین سوز ایجاد می كنند. وجود این آمارها توجه بیشتری را به كاهش آلودگی وسایل نقلیه جلب كرد. در ضمن صاحبان خودرو در سراسر دنیا، نگران افزایش بهای بنزین در قرن اخیر هستند. دلایل كمی وجود دارد كه فكر كنیم این افزایش بها ادامه نمی یابد. مردم به دنبال خودروهایی با بهره وری سوختی بیشتر هستند.

در سراسر دنیا، دولت ها برای رفع این مشكل به تولیدكنندگان خودرو فشار می آورند كه یا در محصولات خود از منابع سوخت جایگزین و غیر آلوده استفاده كنند یا میزان مصرف بنزین را در خودروهای خود كاهش دهند.

در ایالات متحده، ایالات كالیفرنیا در خط مقدم چند ایالتی قرار دارد كه قانون هوای پاك را تصویب كرده اند. این قانون برای دستیابی به اهداف ویژه ای همچون رعایت استانداردها، به خدمت گرفته شده است ولی تلاشهای صنعت خودرو در كوتاه مدت بی نتیجه مانده است.

كاهش وزن خودرو نقش مهمی در ساخت خودروهایی با مصرف بهینه سوخت ایفا می كند. خوشبختانه همه این مسائل مستلزم به كارگیری پلاستیك های تقویت شده با الیاف است و این امر بازاری جدید را فراوری CFRP می گشاید.

اهمیت فناوری جدید

تلاشهای اولیه برای افزایش مسافت پیموده شده تا 70 مایل در هر گالن، برای كاهش وزن با به كارگیری فولادهای سبكتر و جایگزینی آلومینیوم به جای فولاد متمركز شده بود. هنگامی كه این تلاشها با شكست مواجه شد، تولیدكنندگان خودرو، كمبود فناوری مورد نیاز برای تولید چنین خودرویی را علت اصلی این شكست دانستند. دولت فدرال با صرف میلیون ها دلار در بخش تحقیق و توسعه، درجهت رفع این مشكل قدم برداشت. هدف، توسعه فناوریهای جدیدی است كه به تمیزی هوا منجر شوند. این فناوری ها عبارتند از: وسایل نقلیه سبك تر، موتورهای بنزینی با بهره وری سوختی بیشتر و وسایل نقلیه با سوخت های جایگزینی همچون گاز طبیعی، الكتریسیته و پیل های سوختی. در تمام این فناوری ها، كاهش وزن نقش مهمی ایفا می كند و این امر میتواند منجر به افزایش چشمگیری در فروش مواد كامپوزیت شود.

وسایل نقلیه با سوخت گاز طبیعی

بحث خودروهای قدرتمند بدون آلودگی با سوخت گاز طبیعی، موضوع تازه ای نیست و بسیاری از تولیدكنندگان دنیا سالهای زیادی است كه از گاز طبیعی به عنوان سوخت وسایل نقلیه استفاده می كنند. چندین عامل موجب جلب توجه به وسایل نقلیه با سوخت گاز طبیعی شده اند. نخستین عامل، امنیت انرژی و كاهش وابستگی ملی به بازارهای نفتی خارجی است. عامل دوم ویژگی گاز طبیعی و تمیز سوختن آن است. انرژی هم ارز سوختن یك گالن بنزین، با استفاده از گاز طبیعی 40 تا 50 درصد ارزانتر است. ضمن اینكه تمیز سوختن گاز طبیعی، طی مسافت بیشتری را در فواصل تنظیم موتور، تعویض شمع یا تعمیر كامل موتور ممكن می سازد.

عقل سلیم حكم میكند كه گاز طبیعی به علت فراوانی، ارزانی و تمیز بودن، گزینه ای منطقی برای كاهش آلودگی هوای ایجاد شده توسط خودروها، اتوبوس ها و وسایل نقلیۀ سنگین است. امروزه چاه های نفت بسیاری وجود دارند كه در آنها كه گاز طبیعی كه محصول جانبی استخراج نفت است، سوزانده میشود. تصویر سوختن گاز طبیعی در آسمان سكوی نفتی مارس، نمونه ای از اتلاف فراوان سوخت محسوب میشود. در هرحال، این مسئله باقی خواهد ماند تا مشخص شود كه خودروهای گازسوز میتوانند در رقابت با فناوری هایی همچون پیل های سوختی، چرخ طیار و خودروهای الكتریكی پیروز شوند یا خیر؟

درصورتی كه تعداد وسایل نقلیه ای كه با گاز طبیعی كار می كنند به صورت مداوم افزایش یابد، فرصت تجاری مناسبی برای مخازن سوختی تحت فشار از جنس CFRP به وجود خواهد آمد. در سال 1995، انجمن گاز آمریكا (AGA) شمار كل خودروهای با سوخت گاز طبیعی را در دنیا حدود 913.000 دستگاه تخمین زد. در آن زمان شمار این خودروهادر آمریكا حدود 40.000 دستگاه بود. این انجمن پیش بینی كرده بود كه شمار خودروهای با سوخت گاز طبیعی در سال 2000 به 4، 6 و یا حتی 10 میلیون خودرو افزایش خواهد یافت و شمار خودروهای گازسوز آمریكا نیز به حدود 400.000 دستگاه خواهد رسید.

با این وجود، بنا بر گزارش های انجمن بین المللی خودروهای گازسوز (IANGV)، طی آن 5 سال شمار این خودروها تنها در حدود 10 درصد رشد داشته و به حدود 1.150.233 دستگاه رسیده است. این پژوهش نشان می دهد كه نصف این افزایش در آمریكای جنوبی و كشورهای آرژانتین، برزیل و ونزوئلا رخ داده است. بیشتر كشورهای پیشرفته همانند ایالات متحده و كانادا رشد كندی در به كارگیری خودروهای گازسوز داشته اند. IANGV تعداد خودروهای گازسوز كشور ژاپن را كمتر از 10.000 دستگاه تخمین می زند. تا دسامبر سال 2000 تنها 70.000 دستگاه خودروی گازسوز در آمریكا وجود داشت. بنابر آخرین پیش بینی ها، شمار این خودروها در ایالات متحده تا سال 2010 به بیش از یك میلیون دستگاه خواهد رسید.یكی از دلایل اصلی كندی گرایش به سمت خودروهای گازسوز، گران تر بودن این خودروها نسبت به خودروهای بنزینی است. عامل دوم كافی نبودن ایستگاههای سوخت گیری و تسهیلات مناسب برای حمایت از رشد این خودروهاست.

هم اكنون 4 گونه مخزن سوخت گاز طبیعی، بنابر شرایط این خودروها وجود دارد (جدول 1).

سیلندرهای نوع اول از فولاد یا آلومینیوم ساخته میشود. دو نوع از سیلندرها شامل آسترهای فلزی هستند كه با الیاف شیشه، كربن یا آرامید پوشش داده می شوند و چهارمین نوع سیلندر دارای استری گرمانرم است كه با الیاف پوشش داده می شوند. این چهار نوع سیلندر توسط اداره ملی ایمنی رفت و آمد در بزرگراههای ایالات متحده تنظیم و تعریف شده است.

استانداردها و قوانین زیادی درمورد سیلندرهای گاز طبیعی وجود دارد كه صنایع كامپوزیتی پیشرفته در جهت بهبود مخازن سوخت گاز طبیعی از آنها استفاده می كنند. چندین تولیدكننده مخازن گازهای طبیعی طرح های ویژه ای ارائه كرده اند كه در انها الیاف كربن/ اپوكسی روی آستری از پلاستیك یا فلز پیچانده میشود.

هر وسیله نقلیه گازسوز جدید فرصتی برای ساخت سه مخزن ذخیره گاز طبیعی محسوب میشود. مخازن تقویت شده با الیاف، جایگزین مخازن فلزی میشوند و الیاف كربن گزینه ای مناسب برای این كاربرد است. مخازن ذخیره گاز طبیعی حدود 28-27 كیلوگرم وزن دارند كه 98 درصد این وزن را پلاستیك تقویت شده با الیاف كربن تشكیل می دهد. با در نظر گرفتن سه مخزن سوخت برای هر خودرو و تعداد 930.000 خودروی NGV، برای رسیدن به مرز بیش از یك میلیون خودروی گازسوز، به 8/2 میلیون مخزن گاز طبیعی نیاز است. با ساخت این تعداد مخزن تا سال 2010، حدود 68 هزار تن الیاف كربن موردنیاز است. هم اكنون 9 تولیدكننده عمده مخازن گاز طبیعی در دنیا وجود دارد كه 6 تولیدكننده در ایالات متحده و 3 تولیدكننده در اروپا قرار دارند. جدول 2، اطلاعاتی درمورد این تولیدكنندگان و محصولاتشان ارائه می دهد.

Description: http://defense-update.com/newscast/newsimages/flags/us.gif

Industry Team Introduce an All-Composite HMMWV

An all-composite HMMWV vehicle was unveiled today by TPI Composites and Armor Holdings. The vehicle prototype was developed under the US Army’s All Composite Military Vehicle program demonstrating the weight saving and durability that can be achieved with tactical trucks built of composites. TPI's all-composite HMMWV saves approximately 900 pounds when compared to a current steel and aluminum up-armored HMMWV that is required to carry the same heavy armor.

 





نوع مطلب : 4.دانستنی و اخبار در زمینه کامپوزیت، 5.3.کاربرد در صنعت حمل و نقل، 
برچسب ها : خودروهای گازسوز، HMMWV، پلاستیك های تقویت شده با الیاف كربن (CFRP)، صنعت خودرو در قرن بیست و یكم، CFRP، انجمن بین المللی خودروهای گازسوز (IANGV)،
لینک های مرتبط :
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.





امکانات جانبی
بانك اهداكنندگان غیر خویشاوند
 
 
بالای صفحه