Công trình sinh học Toàn phần

Vật lý đằng sau việc tiêu thụ nhiên liệu trong xe tải nặng rất dễ hiểu: một phương tiện nặng cần nhiều năng lượng hơn để tăng tốc, duy trì tốc độ và vượt qua sức kháng cự đẩy mỗi kg khối lượng bị loại bỏ từ xe tải có thể sản xuất tiết kiệm nhiên liệu cho đến 30% chi phí hoạt động trong đời sống của nó. theo Sở năng lượng Hoa Kỳ, giảm thiểu trọng lượng xe tải nặng của một chiếc xe tải nặng đến 10% có thể cải thiện nền kinh tế nhiên liệu với khoảng 6–8% kế toán nhiên liệu cho đến 30% chi phí hoạt động của một phi hành đoàn, hiệu quả này được dịch thẳng vào nguồn tiết kiệm.

Ngoài vấn đề kinh tế, áp lực điều chỉnh đang tăng nhanh, cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ là một trong những công cụ có thể đạt được để đạt được những mục tiêu này mà không gây tổn hại đến khả năng tải trọng hoặc hiệu quả của việc thải CO2 trong xe cộ.

Thiết kế lại xe tải vật liệu cấp cao

Ngày nay, nhiều vật liệu đổi mới cạnh tranh để thay thế những thành phần thép nặng truyền thống, mỗi vật liệu cung cấp một loại lượng lớn, sức mạnh, chi phí và khả năng sản xuất.

Chất dẻo carbon

Các hợp chất CFRP cung cấp sự cứng rắn và sức mạnh đặc biệt ở một phần nhỏ của độ nặng thép — thường nhẹ hơn nhôm và 70% nhẹ hơn thép.

Hàng rào chính vẫn còn giá: Nguyên liệu thô CFRP đắt gấp từ 5 đến 10 lần so với thép, tuy nhiên hệ thống sợi tự động xác định vị trí và nhanh chóng epoxy đang dần dần giảm thời gian chu kỳ và tỷ lệ phế liệu, làm cho các chất liệu nguyên liệu có thể sử dụng được trong kinh tế nhanh hơn để chọn các phần lớn của xe tải.

Hợp kim Alamum

Alminum là một trung tâm giảm nhẹ trong xe tải hàng thập kỷ, đặc biệt dưới dạng 5xxx và 6xxxx hợp kim tổng hợp chất lượng. Chất này giảm 40–60% so với thép trong khi duy trì sự kháng sinh tuyệt vời và tính từ chối tái sử dụng. Alumum hiện đang được chuẩn trong nhiều xe tải, xe tăng nhiên liệu, bánh xe tải, và băng qua các bộ phận kết nối.

Những tiến bộ gần đây gồm các hợp kim hợp kim 7xxx mạnh (như 7075) có thể đạt đến sức mạnh của thép, giúp cho việc giảm nhẹ hơn nhưng cũng làm việc nhẹ nhàng hơn và điều khiển được các thành phần bằng tay lái.

Thép thép cấp cao (AHSS)

Thay vì thay thế toàn bộ thép, các nhà khoa học vật chất đã phát triển điểm AHSS cao hơn nhiều với mức độ nặng tối thiểu.

Hợp kim Magnesium

Ma - rô - ni là kim loại nhẹ nhất (33% nhẹ hơn nhôm), khiến nó thu hút các thành phần bên trong, nơi truyền tải và các cấu trúc khung. Tuy nhiên, sự dễ bị hạn chế, nguy cơ ăn mòn, và giá cả cao đã hạn chế việc sử dụng. Sự phát triển hợp kim không hợp kim hiếm hoi của trái đất và lớp phủ bảo vệ có khả năng mở rộng, với một số nhà sản xuất xe tải ở châu Âu hiện đang thử nghiệm các bình dầu và cột lái.

Đa giác và độ đa phương tiện

Kính xơ xơ xơ xơ cứng bì (GFRP) cung cấp một thay thế giá rẻ hơn so với CFRP cho không chất liệu xây dựng hoặc bán cấu trúc phụ như các tấm đệm, bộ phận đo độ lệch không khí và trong nội thất. Tim mì tự nhiên được dùng trong các tấm ảnh điện tử của hệ thống sợi (v. d., hemp, sợi lanh và jute) cũng đang thu hút sự chú ý do tỷ lệ phân chia rất thấp cacbon và sức mạnh cạnh tranh của chúng. Những thiết bị đo đạc sinh học này đã được sử dụng trong các tấm ảnh hoạt động của chiến thuật MercedesBenzros và các xe tải khác ở châu Âu.

Giảm cân trên xe tải

Ánh sáng không chỉ giới hạn trong bất kỳ hệ thống phụ nào, mà còn cần một phương pháp toàn diện.

  • Cab và cơ thể: bảng nhôm, mái CFRP, và cửa bằng nhựa giảm trọng lượng trong khi cải thiện khí động học.
  • Chassis và Suspensition: ) Alminum và AHSS khung đường ray, các lò phun lá tổng hợp (dùng bởi Hendrickson và những người khác), và bánh xe nhôm giả tiết kiệm được 300kg.
  • Con tàu điện: đầu trụ Aminum, van magie, và ổ đĩa CFRP cắt khối lượng quay, cải thiện cả nhiên liệu và sự linh hoạt phương tiện.
  • Traster: Aluminium hoặc các bộ phận xe moóc tổng hợp (v.g., Great Dane’s Everest) và tấm vải xơ carbon có thể giảm trọng lượng xe moóc xuống 1.500kg, cho phép nạp nhiên liệu nặng hơn hoặc nhiên liệu tốt hơn.

Sản xuất và chi phí khó khăn

Mặc dù lợi ích rõ ràng, sự tiếp nhận các vật liệu nhẹ phải đối mặt với nhiều trở ngại. đầu tiên, giá nguyên liệu thô vẫn cao hơn thép truyền thống, mặc dù sự sản xuất và đổi mới quy trình khối lượng đang thu hẹp khoảng trống. thứ hai, quá trình sản xuất như chất CFRP là sự tăng cường, biến đổi nhanh của nhựa nhôm mạnh, và sự biến dạng kim loại không giống kim loại cần thiết cho việc tái tạo nguyên tử. thứ ba, tái tạo và tái tạo là phức tạp hơn: các phần tử sợi cacbon thường không thể hàn gắn, và chất kết hợp lại thì khó hơn kim loại.

Thí dụ, bộ phận [FLT: 0] U.S. Bộ về bộ phận đo lường ánh sáng nghiên cứu quỹ [FLMAT] thành các tiền tố chất lượng thấp, các kỹ thuật gia nhập và chất lỏng có thể tái chế.

Chân trời Future: Nano vật liệu, BioCubeposites và 3D in ấn

Các vật liệu nhẹ sẽ đẩy các ranh giới xa hơn. các vật liệu không chất như cacbonnanotunreted coubect và đồ thị hóa học có thể tăng gấp đôi sức mạnh của các chất lỏng. mặc dù vẫn còn trong quá trình phát triển quy mô thí nghiệm, các nghiên cứu ban đầu cho thấy rằng thậm chí một sự bổ sung khí thải khí cacbon equane có thể tăng gấp đôi sức bền của một số lượng chất lỏng nhất định.

Các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Fraunhofer ) đang phát triển các sợi cacbon gốc eignin mà giá một phần nhỏ các phiên bản dựa trên dầu hỏa, dùng chất thải từ cối xay giấy.

Việc sản xuất thêm (3D in nghiêng) cho phép các hình học địa lý phức tạp và địa lý học được tô điểm để giảm trọng lượng trong khi cải thiện hiệu suất. Ngay bây giờ, xe tải OEM như xe tải Daemler sử dụng nhôm và khung 3D, ống dẫn khí, và ngay cả máy in phanh bằng kim loại. Khi các máy in trở thành những tùy chọn nhanh hơn và vật liệu mở rộng, nhiều bộ phận tiết kiệm trọng lượng sẽ được sản xuất trực tiếp mà không có mốc.

Nhận nuôi và hạm đội mang lại lợi ích thật sự trên thế giới

Các nhóm người Mỹ đã thấy phần thưởng của việc giảm nhẹ. Một cuộc nghiên cứu của Hiệp hội xe tải ) ) ước tính rằng một xe tải hạng 8 tiêu biểu là xe tải bằng nhôm và các thành phần tổng hợp có thể giảm đi 2.500 ký lô nhiên liệu mỗi năm, tiết kiệm được hơn 7% — khoảng 3.000 lít dầu diesel.

Các nhà sản xuất chính đã cam kết giảm nhẹ bản đồ đường. Volvo xe tải bằng nhôm dùng các xe tải FH và VNL, và các thiết bị điện VNR kết hợp các khối pin sợi carbon. PACCAR (Kenworth và Peterbilt) cung cấp các gói tin nhỏ có bánh xe bằng nhôm, nắp bằng khung bằng thép tổng hợp, và khung thép tăng cường cao. Gần đây, phần nhỏ Tesla được mở rộng sử dụng một hộp pin được tăng gấp đôi như một đường sắt, loại bỏ hàng ngàn kg trọng lượng thông thường.

Kết luận

Vật liệu nhẹ không chỉ là một xu hướng mà còn là một nhu cầu cho ngành công nghiệp vận tải để tuân theo các quy định khí thải, chi phí điều hành và đạt được các mục tiêu bền vững. từ những thép có cường độ cao và hợp kim nhôm cao đến chất sợi cacbon và những xe tải có năng lượng sinh học tăng lên, bảng chọn tiếp tục mở rộng. trong khi những thử thách về chi phí, sản xuất, sản xuất và kết thúc của sự tái chế sinh vật liệu tái chế, kết thúc của nền công nghiệp tái tạo phối hợp và công nghiệp rộng rộng rộng đang dần dần vượt qua chúng.