番茄、蛋壳、大豆造车?汽车生物材料风刮得有点猛

2019-09-01

  番茄、蛋壳、大豆,这些对象看起来与被称作是“钢铁之躯”的汽车风马牛不相及,但汽车制造商、零部件厂商、质料厂商正在将越来越多的生物原料引入汽车制造业。现实上,福特早在上世纪20年代起就致力于生物材料的利用,其时亨利·福特就在T型车上使用了麦草。此后,大豆材质的泡沫、密封件、垫圈,蓖麻材质的泡沫、塑料及自然纤维增加质料均开始被福特及其他车企利用。

新型生物原料不断泛起

  美国俄亥俄州立大学教学卡特里娜·科尼什曾在美国农业部工作过,年青时遇到的一件事给她留下了深刻印象。其时她看到一辆卡车装载着刚摘下来的满车番茄从农场运出来,与大多数人存眷点不同的是,她刹时意识到,放在最下层的番茄能承受那么大的压力,那么番茄皮必然异常壮实。

  25年过去了,科尼什如今成了一名替代自然橡胶、橡胶生物合成领域的国际权威专家。她始终没有忘记年轻时的那件事,并致力于研发更多生物质料。科尼什以为,番茄皮能够取代部门会造成环境污染的炭黑质料,可用在汽车悬架衬套、发动机支架、轮胎、软管和其他部件中。

  同样,蛋壳也或许代替部门炭黑材料。科尼什要求企业把不用的财产废料垃圾袋送到她的尝试室。经过筛选,她发明蛋壳磨成细粉也可以作为炭黑质料的增强剂。今朝,美国俄亥俄州立大学的研究职员,正与该国驰名零部件供应商天纳克以及至少一家大型车企配合互助,测试橡胶部件中的番茄皮和蛋壳,企望未来这些质料能用于制造汽车零部件。

  究竟上,意识到番茄皮用处的人并非只有科尼什。早在2014年,福特公布与美国食物出产商亨氏合作,探究利用番茄皮制造汽车零部件。亨氏的番茄酱名声在外,每年用到的番茄多达数百万吨。亨氏研究人员一向在追求番茄皮、茎、籽等加工副产物的再利用渠道。福特和亨氏渴望过程研究,将番茄的加工副产物制成既轻又充沛固定,可满足车用需求的新型质料。比方,颠末干燥措置的番茄皮等可用于制作车辆的布线支架和储物格。

  其它,福特旗下的野马、金牛座、斥地者等多款车型的座椅采取了李尔启示的大豆发泡质料,这种发泡材料基于大豆油制造,性能优异。福特在2013年洛杉矶车展上展示了Fusion Energi插电式混合动力车,其座椅靠背、弹性坐垫、座椅头枕、门板内嵌等部件回收了适口可乐启示的植物性可采取质料,而这种材料的原料之一就是甘蔗制糖经由中残剩的植物纤维。

  今朝,科尼什和其他数千名化学家,以及各个国度尝试室、零部件供给商和汽车制造商的试验室原料科学研究职员,正在从分子程度上对汽车制造举行从头思考。这正是天纳克首席技术官本·帕特尔所声称的席卷汽车行业“原料科学革命”的一部分。

  “新四化”带来质料新厘革

  一直以来,轻量化、燃油经济性、节能减排以及对更环保的可采取零部件的追求,推动着汽车零部件的厘革。不过,以“新四化”(电动化、智能化、网联化、共享化)为代表的将来移动出行体式使得供给商们下手从头改造汽车零部件。

  根据美邦交通部的数据,美国人均匀天天的开车时间为1小时左右,他们的个人车平均有95%的时候处于闲置状况。但要是进入自动驾驶时代,一辆车每天的使用时候也许长达20小时,如许的使用强度对零部件的耐久性提出更高要求。供给商已经在为此做筹办。一些供给商考虑的目的是,制造出能承受每年10万英里利用强度的汽车零部件,并实现100万英里的预期寿命。

  其余,跟着网约车的呈现,越来越多的小我车呈现了利用率上升的环境。凭证美国RideGuru拼车共享信息库的数据,一些优步和来福车的全职司机每周的拼车里程高达1000英里,每天有数十人乘坐一辆车,这让供给商不得不从头思量座椅泡沫、门窗密封条、机器部件乃至油漆的磨损率标题。

  电动化也是汽车行业的大趋向之一。“电动化在分子水平上给汽车带来了新的挑战。”天纳克全球性能质料工程执行董事罗德·哈迪表示。他还增补道:“未来,电动汽车将比内燃机汽车耐用得多,是以电动汽车上的零部件也必须同样耐用。”另外,据天纳克全球弹性质料部分总经理史蒂夫·普尔曼先容,在电动汽车中可以听到一些驱动系统的噪声,而这些噪声在燃油车中凡是被策动机的声音所沉没。汽车制造商已经要求天纳克拓荒新的传动系统支架和悬架部件,以消除这些噪声。

耐久性让材料迎本钱搬弄

  将来的自动驾驶汽车的零部件寿命梗概是如今汽车的10倍,但这些零部件的售价不梗概是它们所改换零部件的10倍。事实上,不少供应商显露,汽车制造商底子不想多花一分钱。

  “较量成本是一个很复杂的题目。如果只看纯粹的部件本钱,有些梗概会更贵。不外,要是它转变了生产功用和复杂性呢?如果它镌汰了部分更细小零部件呢?要是它降低了维修本钱呢?有很多差别的方法来较量成本。”帕特尔说。

  这将是一个重大的较量问题,供给商引入由新质料制成的部件后,看起来或许比现有部件本钱更高,但实际上可能更便宜。一些供给商正在研究怎样在不大幅提价的状况下推出并交付下一代零部件。

  日前,麦格纳的座椅部门方才推出了一种名为Freeform的座椅面套质料,谋略在共享汽车上推广利用。这种质料的成本略高于麦格纳今朝利用的质料,但该公司计算发明,采用Freeform的本钱与之前大致相同,由于它大大简化了座椅的制造经由,取消了扶引线、拱圈夹等部件,而这些工具平常用来将座椅和泡沫垫连接到座椅框架上。采用Freeform后,只是简朴地拉开拉链,就可以快速洗濯和改换座椅内饰。

  麦格纳座椅泡沫制造全球总监芮妮·肖文表现,Freeform是麦格纳首批反映分子程度吐故纳新的座椅产物之一。麦格纳估计,这种产品将在约莫一年后投产。“麦格纳所要做的是,对我们的化学体系在分子水平上举办大规模的改变。我们正在和我们的供给商打交道,并得到更高分子量的质料。这使我们能够提高最终产物的耐用性和机能,更合用于今日的汽车市场。”肖文说。

  固然,面临本钱标题的新型原料也不在少数,有些生物基质料本钱是石油基质料的3倍左右。如何低落本钱,并达到车用需求,还要靠研究职员的进一步攻关。以科尼什的研究为例,研究职员必要确保用磨碎的番茄皮和磨碎的蛋壳制成的动员机罩,至少要与利用橡胶炭黑质料制造的传统部件拥有日常的耐用性,且本钱不会太高。

  零部件企业迎接新材料革命

  就像汽车制造商为电动汽车、主动驾驶技术等投入巨资日常,零部件供给商在启示新产品时也面临巨额付出。美国零部件供给商库柏圭臬公司的业务包罗车身密封、减震器、汽车专用紧固件、燃油运送体系等,该公司首席技术官克里斯·库奇显露,电动化已经囊括整个行业,虽然汽车制造商现在还没有要求他们提供寿命极长的零部件,但库柏模范公司以为这是早晚的事,并已经在为此做筹办,研发预算不停增进,希望在材料科学方面取得希望。

  固然,新质料的拓荒不是一挥而就的。据库奇先容,库柏圭表公司花了5年时候乐成开发出一种名为Fortrex的密封件,以此庖代传统的橡胶密封条。Fortrex是一种高机能的弹性材料,重量较传统的密封质料轻30%,且抗磨损性能很好,或许供给更好的掩护,抵抗大自然的风雨侵蚀。

  能够预想到的是,未来汽车将在各个方面孕育变幻,甚至包括涂料及镀膜加工。环球最大的汽车涂料供给商之一——艾仕得公司首席妙技官巴里·斯奈德透露,该公司连年来加大了研发支出,以实时应对汽车财产变革。斯奈德表示,艾仕得正在研发用于油漆的新质料,研究偏向之一是让自动驾驶汽车或许“看到”其他车辆。

  帕特尔觉得,现在汽车行业除旧布新的速率比汗青上任何时间都要快,得益于互联网的快速发展,汽车业也正在经验一场新质料革命,会有更多人致力于斥地新质料管理方案,让将来的汽车生活变得更智能、更美丽。