Termoplasty, duroplasty, elastomery,
textil a kompozity zesílené
vlákny patří dnes v moderní
konstrukci automobilů k běžným
materiálům. Tento druh materiálů
trvale napomáhá lehké konstrukci
vozidel, jejich aktivní
a pasivní bezpečnosti a optickému
a hmatovému aspektu konstrukčních
prvků. A jaký je další vývoj
v této oblasti u BMW?
Plasty a kompozitní materiály se
používají ve všech uzlech motorových
vozidel. Často umožňují,
ve srovnání s kovovými materiály,
nákladově výhodnější ztvárnění
konstrukčních prvků. Dají se jimi
vytvářet takové prostorové tvary
částí, které se kovy nedají zhotovit,
nebo velmi nákladně. Také napomáhají
většímu půvabu a hodnotě
vnitřního prostoru vozu.
Karoserie z plastu jsou ve velkosériové
výrobě známy od 80. let.
Z počátku jako obložení nárazníků,
později jako doplňkové části karoserií
– boční stěny, dveře – z termoplastů
a polymerů. Zprvu se části
vyráběly pryskyřičným přetlačováním
(např. BMW Z1), kdy se sklolaminátový
polotovar napouštěl
pryskyřicí. Později se boční části
karoserie vyráběly vstřikováním
termoplastů, které se katodicky
lakovaly ponořením (např. 6.
série BMW). Loni se již plastové
prvky vyráběly z nově vyvinutého
termoplastu – směsi PA a ABS
naplněné minerály, který se potom
podrobuje ucelenému lakovacímu
procesu. Mezi jeho výhody patří:
malá tepelná roztažnost a nasakování
vlhkosti, nízké výrobní náklady
a možnost využití existujících
výrobních struktur.
Novější systémově technické
řešení duroplastů ve vnějších prvcích
vozidel zahrnuje tvarování
výklopné zádě, střechy a podvozku
vozidla. Aktuálním použitím
technologie CFK (plast zpevněný
uhlíkovým vláknem) je konstrukce
střechy na vozu BMW M6. Ve srovnání
s teoreticky možným řešením
z kovu se ušetří 6 kg na hmotnosti.
Tím se sníží těžiště a zvýší živost
vozidla. Ke konstrukci výklopné
zádě se hodí materiál SMC (vlákny
zesílený polyester), protože ve
srovnání s termoplasty vykazuje
lepší tvářecí stabilitu a tuhost. Tato
konstrukce má tyto výhody: vysoká
tepelná stabilita, velice dobré
vlastnosti při nárazu, aerodynamická
a technicko-konstrukční volnost
a integrace anténní techniky do
dvoustěnné kombinované skořepiny.
K dosažení co nejlepšího aerodynamického
tvaru vozidla získává
na významu i krytí spodku vozidla.
Trvale se tím zlepšuje hodnota cw
a současně dosahuje snížení hmotnosti
o 40 % vzhledem k dříve
používanému PVC jako protikorozní
ochrany.
POUŽITÍ UVNITŘ VOZIDLA
Cílem použití plastů uvnitř vozu
jsou co nejlepší optické a hmatové
vlastnosti, velmi jakostní celkový
dojem a příspěvek k pasivní bezpečnosti.
V poslední době se věnuje
velká pozornost povrchovým materiálům
na přístrojové desky a kompozitní
materiály na obložení. Při
tvorbě povrchů přístrojových desek
se v závislosti na jejich geometrii
a dalších požadavcích používají
pěnové a kompaktní fólie a tvarované
povlaky vyráběné rozprašovací
technikou, rotačním odléváním
(vratným výklopným litím) a licí
technikou.
Aktuálním použitím rotačního
odlévání je tzv. potahování ve formě,
které se používá u vozu BMW
X5. U této technologie se v prvním
kroku nanese do odlévacího nástroje
barevná polyuretanová vrstva
o tloušťce několika ?m. Potom se
výklopným litím vyrobí vlastní tvarovací
povlak z termoplastického
PVC. Výsledkem jsou tyto výhody:
? vysoká hospodárnost
? široké spektrum barevných odstínů
? cílené nastavování dotykových
vjemů a cílená tvorba prohlubenin.
Při výrobě obložení a výplní (např.
výplň dveří včetně nosné struktury)
stojí zvlášť v popředí optické vlastnosti
dílů při minimální hmotnosti.
Z výrobně technického hlediska se
nejlépe osvědčily plastové konstrukce
ve spojení s přírodními vlákny.
Příkladem je výplň dveří BMW řady
3. Zde se použily len, bavlna nebo
sisal. Tím se dosáhne velké tvarové
stability, dobré bezpečnosti při nárazu,
minimálních emisí v interiéru
a vysoké tvarové volnosti.
KOMPOZITNÍ KONSTRUKCE
Cílem kompozit ve vozidle je
pomocí vynikajících pozitivních
vlastností různých plastů dosáhnout
optimálních dílů. Na čele karoserie
MBW řady 1 se spojily charakteristické
vlastnosti oceli (vysoká pevnost
a tuhost) s možnostmi plastů,
kterými jsou ekonomické tvarování
a rozsáhlé možnosti jejich začlenění
do celku. V této části karoserie
se použily ocelové vzpruhy obalené
polyamidem s 35% podílem
skleněných vláken. Celková bilance
použití hybridních materiálů ve
srovnání s čistě kovovou konstrukcí
je zřetelná optimalizace energetické
bilance (spotřeba energie, emise
skleníkových plynů, tvorba ozonu
při zemi, zakyselení ovzduší) v celé
době životnosti vozidla.
Zvlášť aktuálním použitím kompozitních
plastů je vkládání plastových
strukturálních pěnových
prvků do struktury karoserie vozidel.
Pomocí této techniky lze cíleně
získat specifická zesílení karoserií.
Strukturní prvky se při výrobě karoserie
vpravují do dutých profilů.
Aktivace, expanze a vytvrzení epoxidových
pěn se docílí působením
teploty při lakování.
PLASTY A NANOTECHNOLOGIE
Plasty ve spojení s nanotechnologiemi
rozšiřují spektrum vlastností
plastů a textilií. Nanotechnologie se
často spojuje s vysokými hydrofobními
vlastnostmi exotických rostlin.
Tento lotosový efekt lze u různých
materiálů vytvořit i uměle.
Ve stavbě automobilů se využívají
hlavně tyto fyzikální vlastnosti
nanomateriálů:
? zlepšená mechanická pevnost
? zlepšená odolnost vůči oděru
a poškrabání
? snížené tření
? odpuzování špíny
? antireflexní charakter.
Tyto vlastnosti nabízejí široké
možnosti pro inovativní použití
v konstrukci automobilů, jako jsou:
? plasty zesílené nanotechnologickými
částicemi
? laky odolné proti škrábnutí
? nezamlžující se povrchy (např.
skla)
? antireflexní povrchy (např. krycí
vrstva přístrojových desek)
? vsunovací lepidla (magnetické
nanočástice).
Používání vsunovacích lepených
spojů s magnetickými nanočásticemi
je dalším potenciálním oborem
použití. V tomto případě se energie
potřebá k vytvrzení zavádí cíleně
vybuzením mikrovln. Tento postup
otevírá další možnosti k modulárním
a vylehčeným konstrukcím ve
stavbě automobilů. Slepené nekovové
části se mohou stejným principem
bez poškození oddělit. Tak
lze při opravách vyměňovat jednotlivé
prvky a plasty se dají dlouhodobě
opakovaně používat. Nyní se
také pracuje na zlepšení ochrany
povrchu, co se týká odolnosti proti
poškrabání plastů a laků, pomocí
nanomateriálů. Předpokladem zavedení
nanotechnologií ve velkosériové
výrobě je především dostatečná
dlouhodobá životnost funkcí a ekonomická
hlediska. V automobilovém
průmyslu se dají střednědobě
a dlouhodobě očekávat mnohé aplikace./ve/
