Mniej awaryjne, bardziej wytrzymałe, cichsze, lżejsze, czystsze i bardziej ekologiczne – dzięki rozwojowi technologii polimerowych taka wizja samochodu spełnia się na naszych oczach. A jeszcze nie tak dawno plastik w kontekście motoryzacji kojarzył się z legendarnym trabantem i tanią stylistyką wnętrza.
Motoryzacja nie stoi w miejscu. Rozwój napędów hybrydowych i elektrycznych, czy trendy takie, jak car-sharing zmieniają nasze wyobrażenia na temat samochodów. Ważnych zmian, które dokonują się w motoryzacji jest dużo więcej, choć nie wszystkie są tak widoczne dla użytkownika, czyli kierowcy. Wiele z nich zachodzi po cichu przy biurkach projektantów i innowatorów przemysłu. Przykładem są technologie polimerowe dedykowane branży automotive. Dzięki nim samochody stają się cichsze, mniej awaryjne i lżejsze – a więc w konsekwencji bardziej przyjazne człowiekowi i środowisku.
Koniec skrzypienia
Choć w obiegowej opinii metal wciąż wydaje się być ikoną trwałości, okazuje się, że wcale nie jest on niezastąpiony. W wielu miejscach polimery nie tylko z powodzeniem zajmują jego miejsce, ale są wręcz od niego lepsze. Polimerowe komponenty trafiają do coraz większej liczby elementów współczesnych samochodów: od mechanizmów regulacji foteli, opuszczania szyb, pracy wycieraczek (łożyska), przez karoserię – np. składany dach czy przesuwane drzwi (prowadniki kabli), po elementy mechaniczne: pedały gazu i hamulca nożnego i ręcznego, zawieszenie, układ kierowniczy. Tworzywa wkraczają dziś także w obszary, które do tej pory wydawały się wyłączną domeną metalu i aluminium, jak alternator (napinacz paska klinowego), turbosprężarka, skrzynia biegów, czy nawet silnik (zastawka w układzie wlotu powietrza).
– Elementy z tworzyw świetnie zastępują tradycyjne materiały, bo współczesne polimery są odporne nie tylko na czynniki chemiczne, jak oleje i kwasy, ale też na wysokie temperatury. Typowa temperatura silnika to ok. 90°C, w niektórych może sięgnąć 180°C, tymczasem są dostępne polimery, które mogą wytrzymywać nawet 250 stopni – mówi Michał Obrębski, ekspert igus Polska, firmy specjalizującej się w tworzeniu rozwiązań trybopolimerowych, czyli wykonanych z tworzyw pracujących w ruchu. Dodaje, że to tylko jedna z ich licznych zalet, których odkrywanie zaczęło się właśnie dzięki trybologii, czyli nauce o tym, jak zachowują się rożne materiały w trakcie poruszania się.
– Fakt, że metal jest odporny na rozciąganie wcale nie znaczy, że jest też odporny na tarcie (czy też wycieranie). Właśnie dlatego stalowe łożyska, zawiasy i inne elementy mechaniczne najczęściej wymagają smarowania. Nowoczesne polimery, które – mówiąc w uproszczeniu – zawierają smar w swoim składzie, nie wymagają smarowania. Nie ulegają więc korozji, są czystsze i pracują ciszej – wyjaśnia Michał Obrębski. – Jeśli w metalowym elemencie pojawi się trochę luzu, zaczyna stopniowo coraz bardziej skrzypieć lub stukać. Ten sam element z polimeru będzie się zachowywał nadal cicho, ponieważ jedną z właściwości tworzywa jest to, że dobrze tłumi drgania – dodaje ekspert.
Część, która mówi: „wymień mnie”
Jak informuje Marcus Feth, szef działu automotive iglidur bearings igus, już dziś każdy nowy samochód, jaki wyjeżdża z fabryki ma co najmniej jeden element trybopolimerowy. O tym, że popularność komponentów z tworzyw wykorzystywanych w motoryzacji będzie stale rosła świadczą także futurystyczne projekty, takie, jak siedzenia z możliwością obracania o 180 stopni, jakie projektuje się do samochodów autonomicznych (czyli jeżdżących bez kierowcy).
Fakt, że komponenty z tworzyw są średnio siedmiokrotnie lżejsze od stalowych odpowiedników, sprawia też, że są bezkonkurencyjne w samochodach elektrycznych, w których zmniejszanie masy ma kluczowe znaczenie w oszczędzaniu energii.
A to wciąż nie koniec zalet plastiku! Polimerowe komponenty są nie tylko ogromnie wytrzymałe i odporne na brud i korozję, ale też ok. 40 procent tańsze od metalowych, a dzięki szczegółowym testom wytrzymałościowym, mają przewidywalną żywotność.
– Możemy na przykład przewidzieć, że dana część pracując w konkretnym układzie samochodu wytrzyma niezawodnie do 10 milionów cykli ruchu w temperaturze otoczenia do 200 °C. Użytkownik może więc zaplanować, kiedy będzie trzeba dane łożysko czy prowadnik kablowy wymienić – mówi Hubert Kowalczyk, ekspert igus Polska zajmujący się m.in. rozwojem inteligentnych systemów monitorowania zużycia. Dodaje, że rozwój automatyki i elektroniki powoduje, iż już wkrótce polimerowe elementy maszyn będą mogły w czasie rzeczywistym monitorować i ostrzegać o swoim zużyciu. O ile w branży samochodowej to jeszcze dziś science fiction, o tyle w przemyśle, takie rozwiązania są już bliskie realizacji.
Może się więc okazać, że w niedalekiej przyszłości samochód będzie mógł nas poinformować nie tylko o zużyciu paliwa, niezapiętym pasie, nie zgaszonych światłach czy awarii silnika, ale też o tym, którą konkretnie część należy w nim wymienić ze względu na zużycie. Dodajemy, że mechanik, który będzie tej wymiany dokonywał, może to robić bez brudzenia rąk, czy wręcz w białych rękawiczkach.
CIEKAWOSTKA – polimery w trasie
W 2015 roku, z okazji 30-lecia powstania tworzywa iglidur, firma igus przeprowadziła nietypowy test „iglidur® w trasie”, w trakcie którego w podróż dookoła świata ruszył samochód smart wyposażony w 56 łożysk ślizgowych z tworzyw sztucznych. Autko pokonało już ponad 100 000 kilometrów na drogach 30 krajów z czterech kontynentów. W trakcie testu oprócz pustyń i lasów tropikalnych testowy smart odwiedził także Polskę. Testowy smart do dziś jest w trasie i wszystkie polimerowe elementy działają bez zarzutu, co chyba najlepiej udowadnia, jak świetnie sprawdzają się one w ekstremalnych drogowych warunkach.
