Алюминий в автопроме: прошлое, настоящее, будущее
Предположим, что вашему автомобилю он не нужен. Или нужен, но в небольших количествах. Зачем вообще алюминий в автомобиле?
Первый автомобиль с полностью алюминиевым корпусом был показан в 1899 году на международной выставке в Берлине. Это был спорткар марки Durkopp. Компания, специализировавшаяся на производстве велосипедов, решила принять участие в становившихся модными автогонках. Но и 100 лет назад разработчики транспортных средств знали: чтобы машина была быстрой, надо, чтобы она была легкой…
Первый двигатель из алюминия был разработан Карлом Бенцем в 1901 году. А полностью алюминиевый кузов появился перед Второй мировой войной в составе проекта 60K10, предложенного Фердинандом Порше для участия в марафоне Берлин – Рим.
Но настоящая алюминиевая сенсация грянула в 1994 году, когда компания Audi представила первый в мире серийный автомобиль с алюминиевым кузовом – это был Audi А8. В 2014 году полностью алюминиевый кузов получил культовый американский пикап Ford F-150.
А что Россия? Россия отстает, но не сдается. В 2001 году посетители выставки IDEX-2001 в Абу-Даби увидели сразу два автомобиля «Тигр» (Tiger HMTV) с корпусами из алюминиевых сплавов. А в эти дни в Кубинке на форуме «Армия-2020» рассказали о планах сделать на базе армейской машины «ВПК Стрела» гражданский внедорожник с алюминиевым кузовом.
Что обычно делают из алюминия? Кузов, капот, двери, бамперы, раму, крышку головки блока цилиндров, сам блок, радиатор, корпус коробки передач, колесные диски, элементы подвески, электропроводку, топливный бак, декор в интерьере… Все, со счета сбился!
Есть, кстати, в автомобилестроении элементы, предполагающие применение только алюминия. Речь идет, например, о поршнях в двигателе.
«Форсирование мотора по оборотам увеличивает инерционные нагрузки, компенсировать которые может только легкий алюминиевый поршень, - рассуждает на эту тему профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана, руководитель сектора «Автомобилестроение» Алюминиевой Ассоциации Дмитрий Онищенко. - Применение стального поршня вызвано необходимостью повышения удельной мощности и, как следствие, температуры поверхности поршня. Но переход на стальной поршень подразумевает использование более тяжелых элементов кривошипно-шатунного механизма и существенно снижает динамические характеристики двигателя, да и приводит к необходимости разрабатывать принципиально новый ДВС. Альтернативой может быть биметаллический поршень или использование керамической теплоизоляции на алюминиевом поршне. Также большая перспектива у современных технологических методов, например, селективное лазерное спекание, которое позволяет получать градиентные материалы с алюминием в основе».
Чем еще хорош (полезен, важен) алюминий? Краш-тесты и компьютерное моделирование показывают: алюминий «гасит» удар в два раза эффективнее, чем сталь. Деформации в алюминиевом кузове локализуются в компактных зонах, не давая сминаться другим частям кузова.
Активному использованию алюминия в автопроме способствует также растущий в мире запрос на снижение выбросов СО2 и рациональное потребление топлива.
По словам директора департамента маркетинга в области устойчивого развития RUSAL Marketing GmbH Жерома Лукаса, среднее содержание алюминия в автомобиле в европейских странах увеличилось со 160 кг в 2015 году до 180 кг в настоящее время. В 2025 году этот показатель составит 200 кг. Эксперт полагает, что рост произойдет главным образом за счет электрификации - алюминий является самым быстрорастущим материалом в автомобилестроении по сравнению с аналогами.
Какое будущее у алюминия в автомобилестроении? В части применимости в автопроме у алюминия обширные перспективы. Проектов и уже реальных разработок сегодня превеликое множество. Взять, скажем, бионическую концепцию автомобиля со «скелетом» из алюминия, изготовленным на 3D-принтере.
«Алюминий будет применяться для производства бионических рам с пористой структурой, - утверждает Дмитрий Онищенко. - Такие рамы подойдут для автомобилей разных типов и классов – для родстера, купе, пикапа и не только».
Статья подготовлена при содействии Ассоциации «Объединение производителей, поставщиков и потребителей алюминия» (Алюминиевая Ассоциация).