MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA



Hasonló dokumentumok
MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408

Sztirolpolimerek az autógyártás számára

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Anyagválasztás Dr. Tábi Tamás

Nagyhőállóságú műanyagok. Grupama Aréna november 26.

MŰANYAGFAJTÁK ÉS KOMPOZITOK

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

A POLIPROPILÉN TATREN IM

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Emissziócsökkentés és az elektromos közlekedés jelentősége október 7. Energetikai Körkép Konferencia

Standard hőre lágyuló műanyagok felhasználása a világon és a világ egyes térségeiben

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

A MÛANYAGOK ALKALMAZÁSA

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Kiváló minőségű ragasztott kötés létrehozásának feltételei

SZERVÍZTECHNIKA ÉS ÜZEMFENNTARTÁS előadás KAROSSZÉRIA JAVÍTÁS I.

Rugalmas műanyagok. Lakos Tamás Groupama Aréna nov. 26.

Alcoa préskovácsolt alumínium keréktárcsák. Tények és számok

Az alapanyag kiválasztás rejtelmei. Grupama Aréna november 26.

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

A környezetbarát autózás 10 pontja

1,33 literes Dual VVT-i 1NR-FE 6 M/T Stop & Start rendszerrel. Kombinált (liter/100 km) 5,5 4,5 4,9. Városi (liter/100 km) 6,6 5,3 5,8

SZAKÉRTŐ GONDOSKODÁS MINDEN, AMIT TUDNI KELL A KENŐ- ANYAGOKRÓL

MŰHELYTITKOK A KENŐANYAGOKRÓL

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Teljesen elektromos fröccsöntő gépek

Nyolcvanéves a poliamid múlt és jelen

Magyarország műanyagipara

MŰANYAGOK ÉS A KÖRNYEZET

Energetikai Szakkollégium április 5. Dr. Gács Iván BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Járműinformatika A jármű elektronikus rendszerei

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Műanyag- és elasztomer ragasztási útmutató

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

GD Dollies Műszaki leírás

Nem fémes szerkezeti anyagok. Kompozitok

GÉPJÁRMŰ ÁLLAPOTFELMÉRŐLAP

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

A gumiabroncsok szerepe a közlekedésbiztonságban

Tárgyszavak: szálerősítés; erősítőszálak; felületkezelés; tulajdonságok; wollastonit; poliamid; polipropilén.

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

A műanyagok és az autózás jövője

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Maximális teljesítmény

SAJTÓKÖZLEMÉNY DRASZTIKUS KÁROSANYAGKIBOCSÁTÁS-CSÖKKENTÉS A FORDNÁL

WEISS Műanyagfeldolgozó Illertissenből (D): Terjeszkedik az egyedi műanyag megoldások specialistája

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

PurgeMax. Nagy teljesítményű, költséghatékony tisztítási megoldás

Műanyagok alkalmazása

METRIKUS COMPFIT C. Valamennyi iparág követelményeinek megfelelő pneumatikus csatlakozók mm méretválaszték Kisméretű Minifit M csatlakozók

A KIVÁLÓ MINŐSÉG TÖRTÉNETE

Szigetelőanyagok. Műanyagok; fajták és megmunkálás

Ügyvezető igazgató Gerber András. ÜZLETFEJLESZTÉSI IG. Fábián Balázs

CITROËN JUMPER Tehergépkocsi

MŰANYAGFAJTÁK ÉS KOMPOZITOK

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

MŰANYAGOK PIACI HELYZETE

MELLÉKLET. a következőhöz: A BIZOTTSÁG (EU).../... IRÁNYELVE

MŰSZAKI ADATLAP. Alkalmazások / Felhasználási területek. Tárolás / Feldolgozás. Minőségi jellemzők / Műszaki adatok EGGER EUROSPAN MUNKALAPOK TÁROLÁS

A sok jelzőtábla zavaró. Dr. Debreczeni Gábor előadása

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Polimertechnika Tanszék. Polimerfeldolgozás. Melegalakítás

TA-COMPACT-T. Kombinált fogyasztói szabályozó és beszabályozó szelepek Visszatérő hőmérséklet szabályozó szelep hűtési rendszerekhez

Anyagok az energetikában

Tárgyszavak: autóipar; autóablak; fröccsöntés; bevonatok; polikarbonát; PMMA; szilikonok; üveg.

KÉTFŐTARTÓS FUTÓDARUK

Etalon a műanyagfeldolgozásban.

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

A gépjármű rendelkezzen a Nemzeti Közlekedési Hatóság által kiadott érvényes típusbizonyítvánnyal (általános forgalomba helyezési engedéllyel).

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Polimertechnika Tanszék. Polimerek. Üreges testek gyártása

Közlekedési rendszerek és e-mobilitás

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Toyota Hybrid Synergy Drive

Robert Bosch Energy and Body Systems Kft. ENERGIAHATÉKONYSÁGI INTÉZKEDÉSEKKEL ELÉRT EREDMÉNYEK

Energiatakarékos villamos gépek helyzete és hatásuk a fejlődésre

Műanyagok tulajdonságai. Horák György

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

ABT golf V, golf V variant, golf V gti

Kábel-membrán szerkezetek

35/2016. (VIII. 31.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

SiAlON. , TiC, TiN, B 4 O 3

SZAKÉRTŐ GONDOSKODÁS MINDEN, AMIT TUDNI KELL AZ EREDETI PEUGEOT ALKATRÉSZEKRŐL

Polimerek vizsgálatai

CITROËN JUMPER Tehergépkocsi

Kristályos műszaki műanyagok: poliamidok (PA) és poli(butilén-tereftalát) PBT

Új műszaki műanyagok és kompaundok autóipari alkalmazása

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Polimer-fém hibrid kötés kialakítása lézersugárral

Pneumatikus hajtású jármű hajtásláncának megtervezése és optimalizációja. Készítette: Vidovics Lajos

műszaki habok Kizárólagos magyarországi forgalmazó:

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Polimerek vizsgálatai 1.

Henkel Megoldásokat kínál

2018. évi energiafogyasztási riport Veritas Dunakiliti Kft.

Érdekes újdonságok az erősített hőre keményedő és hőre lágyuló műanyagok területén

A műanyagok szerves anyagok és aránylag kis hőmérsékleten felbomlanak. Hővel szembeni viselkedésük alapján két csoportba oszthatók:

Mûanyag szorítógyûrûs csatlakozók

Clim Foot képzés ESETTANULMÁNY

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

RAGASZTÓ- ÉS TÖMÍTŐANYAGOK A HAJÓGYÁRTÁSHOZ

Átírás:

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA Tömegcsökkentés jelentősége az autógyártásban A gépkocsik tömegének csökkentése és az alkatrészek árának, illetve azok összeszerelési költségeinek csökkentése miatt már az elmúlt évtizedekben is jelentős volt a műanyagok térhódítása az autóiparban. Ezt a trendet az utóbbi években tovább erősítették a fejlett országok hatósági előírásai, amelyek a gépjárművek szén-dioxid-kibocsátását a jövőben drasztikusan csökkentik, illetve az üzemanyag felhasználásának hatékonyságát jelentősen növelik. A további tömegcsökkentés érdekében a műanyagokat a jövőben gyakran más anyagokkal kombinálva vagy habosítva, szálerősítéssel ellátva is fogják alkalmazni. Tárgyszavak: műanyag-feldolgozás; műszaki műanyagok; kompozitok; gépkocsigyártás; hibrid anyagok; habosítás. Az autógyártók régóta törekednek az alkatrészek árának, illetve azok összeszerelési költségeinek csökkentésére. A műanyag alkatrészek termelékeny előállításuk és több funkció egyesítésére lehetőséget adó szabadabb formakialakításuk révén jól szolgálták ezt a törekvést. Alkalmazásukat elősegítette az üzemanyagárak drasztikus emelkedése, mivel a műanyag alkatrészekkel kisebb sűrűségük révén jelentős tömegcsökkentést és ezen keresztül kisebb üzemanyag-fogyasztást lehet elérni. Az autóiparban a műanyagok közül legnagyobb arányban a polipropilént (PP) alkalmazzák, de jelentős mennyiségű a poliuretán (PUR), az ABS, a poliamid (PA) alkalmazása is. Az összes műanyag alkatrészen belül a poli(oxi-metilén) (POM), poli(butilén-tereftalát) (PBT) és a polikarbonát (PC) alkatrészek mintegy 15%-kal részesednek. Egy 1,4 t tömegű középkategóriás európai gépkocsi műanyag alkatrészeinek össztömege kb. 210 kg, ára pedig kb. 1800 EUR. A beépített anyagok részarányát az 1. táblázat mutatja. Az amerikai autókba beépített műanyag alkatrészek megoszlását a 2. táblázat szemlélteti. 1. táblázat Egy átlagos személygépkocsiba beépített anyagok részaránya Európában Anyag Részarány, % Acél 51 Alumínium 14 Műanyag 12 Vasöntvény 4 Elasztomer 4 Üveg 2 Folyadékok 2 Egyéb 11

2. táblázat Az USA-ban egy átlagos személygépkocsiban legnagyobb mennyiségben felhasznált műanyag alkatrészek tömege Műanyag típus Tömeg, kg PP 41 PUR 34 PA 19 ABS 10 PC 9 A fejlett országokban igen nagy fokú a járműhasználat (mobilitás). Így például Németországban 1000 lakosra 633 gépjármű jut, míg Kínában ez az érték 22,5, Indiában pedig csak 8. Ennek megfelelően elsősorban a fejlett országok hatóságai vezettek be a gépjárművekre vonatkozó, egyre szigorúbb környezetvédelmi és biztonsági előírásokat. A tervezők általában a hatékonyság (ennek része a tömegcsökkentés) mellett nagy súlyt fektetnek a biztonságra és a vezetési élmény fokozására is. Jelenleg a gépkocsigyártó cégek, illetve beszállítóik első számú fejlesztési célkitűzése az egyes alkatrészek, és ezeken keresztül az egész gépkocsi tömegének csökkentése. Ezt jórészt a hatóságok által a jövőre vonatkozóan előírt szén-dioxidkibocsátás drasztikus csökkentése indokolja (3. táblázat). A 2050-re előírt érték már a 100 km-en 1 litert fogyasztó autót jelenti. Ezek az előírások nem az egyes autókra, hanem az egyes gyártók által előállított összes gépkocsi átlagos kibocsátására vonatkoznak, tehát azt az elektromos hajtású és a hibrid autók jelentős mértékben csökkentik, hasonlóan a bioüzemanyaggal működő motorokhoz. Az USA-ban az üzemanyag hatékonyságát, azaz az egységnyi üzemanyaggal megtett mérföldek számának növelését írják elő: a 2012-es érték 8,2%-kal történő növelését 2016-ra és 66,1%-kal 2025-re. Az ilyen jellegű előírások meglehetősen bonyolultak, teljesítésük mérésének szabványai pedig gyakran a valóságos üzemeltetéstől jelentősen eltérő körülményeket hoznak létre. 3. táblázat Az egyes gépkocsigyártók flottájának átlagos szén-dioxid-kibocsátása az EU-ban Év CO 2 emisszió, g 2010 143 2011 137 2015* 120 2020* 95 2050* 20 * célkitűzés.

A tömegcsökkentés legegyszerűbben úgy érhető el, ha a fém alkatrészek minél nagyobb hányadát a jóval kisebb sűrűségű műanyagra cserélik. Ez az acél alkatrészeknél átlagosan 50%-os, az alumínium és más könnyűfém ötvözeteknél 20-30%-os tömegcsökkentést eredményez. Ez a folyamat jól kiolvasható a 4. és az 5. táblázat adataiból. Természetesen az alkatrészek nem mindegyike készíthető műanyagból, hiszen a műszaki követelmények (pl. szilárdság, merevség, hő- és kopásállóság) sok esetben csak fémekkel vagy más anyagokkal (pl. üveggel) biztosíthatók. Ennek megfelelően a különböző alkatrészcsaládokban eltérő a műanyagok térhódításának mértéke (6. táblázat). Az emisszió mértékének csökkentése és a tömegcsökkentés bizonyos esetekben ellentétesen jelenik meg, mint például az elektromos hajtású és a hibrid gépjárművekben az akkumulátor 100 300 kg többlettömeget jelent. Ugyanakkor a villamos hajtás nulla emissziónak számít. Az ilyen gépkocsikban is jelentős a műanyagok részaránya. Így például egy 190 kg tömegű lítiumion-akkumulátort használó elektromos autóban mintegy 40 kg műanyag alkatrészt alkalmaznak. Az akkumulátorcellákban PET, PA és PP alkatrészeket használnak, a fedelet közel 10 kg SMC (Sheet Moulding Compaund) kompozitból sajtolják, a tömítések pedig EPDM elasztomerből készülnek. 4. táblázat A Volkswagen Golf gépkocsiba beépített műanyagok tömege és részaránya az egyes modellváltások során Év/Modell Tömeg, kg Részarány, % 1974/Golf I 93 12 1983/Golf II 129 14 1991/Golf III 134 12 1997/Golf IV 190 15 2003/Golf V 235 18 2008/GolfVI 250 20 Az USA-ban egy átlagos személygépkocsiba beépített anyagok részarányának változása 2000-2010 között 5. táblázat Anyag Részarány, % 2000 2010 Acél és vas 65 52 Alumínium 6,9 8,5 Műanyag 7,3 9,4 Egyéb 20,8 30,1

6. táblázat Az EU-ban gyártott gépkocsik műanyag elemeinek jelenlegi részaránya a különböző alkatrészcsoportokban Alkatrészcsoport Részarány, % Utastér 62 Karosszéria 18 Irányítás* 5 Motor 5 Egyebek 10 * Kerekek és felfüggesztésük, kormányszervek, fékek, lengéscsillapítók, rugók. Tömegcsökkenést eredményeznek azok a fejlesztések is, amelyek az üveg alkatrészeket (pl. ablakok, lámpák) cserélik le műanyagra, elsősorban nagy ütésállóságú polikarbonátra. Ha pl. a hátsó ablakot polikarbonátból készítik, akkor a műanyag nagyobb formaszabadsága lehetővé teszi olyan geometria kialakítását, amellyel a tömeg mellett a légellenállás is csökkenthető. Az üveg/műanyag helyettesítés átlagosan 20 30% tömegcsökkentést eredményez. Ablakok esetén további előny, hogy a gépkocsi súlypontja alacsonyabbra kerül, ezáltal javítva a menetstabilitást. A műanyag ablakok legnagyobb hátránya az üveghez képest a kisebb karcállóság, amely azonban speciális (általában szilikonalapú) bevonatokkal javítható. A műanyag ablakok emellett kisebb zajszigetelést biztosítanak és gyengébb az időjárás-állóságuk is az üvegéhez képest. A tömegcsökkentés egy másik lehetősége az, amikor csak ott erősítik/merevítik az alkatrészt, ahol az a legnagyobb terhelést kapja. Ilyenkor pl. a műanyag alkatrészt fémmel vagy szálerősített műanyag kompozittal kombinálják. A szálerősítésnél kis sűrűségük miatt egyre jobban terjednek a szénszálas és a természetes szálakkal készített kompozitok. A szálerősítés optimális kihasználásához figyelembe kell venni az ilyen anyagok anizotróp jellegét, azaz pl. azt a tényt, hogy a szálakkal párhuzamos irányban az anyag sokkal erősebb, mint arra merőlegesen, vagy a fröccsöntésnél az eltérő mértékű zsugorodást. Egyes mérnöki rendszerek (CAE) már figyelembe tudják venni e tényezőket, bár a szálerősített anyagok jellemzőit tartalmazó adatbázisok még meglehetősen csekély méretűek. A különböző anyagok összeerősítésére az autógyártásban egyre gyakrabban használnak ragasztást. A ragasztás időjárás-állósága gyengébb, ugyanakkor nem lép fel két különböző fém esetén galvanikus kontaktkorrózió, és a ragasztott kötések merevsége is előnyösebb. A tömegcsökkentés habosítással is elérhető, elsősorban a nagyobb alkatrészeknél (pl. műszerfal), ahol a műanyagok kisebb merevsége jelent problémát. A habosított termékek nagyobb falvastagság mellett is kisebb tömegűek, mint a tömör műanyag, ugyanakkor egy termék merevsége a falvastagság negyedik hatványával változik. A habosításkor az egyik megoldandó probléma a felület nem megfelelő simasága (cirmos felület), azaz nem érhető el az A felületi minőség. E téren különböző megoldásokat

alkalmazhatnak, mint pl. a magas szerszámhőmérséklet, vagyis ha a fröccsszerszám falának hőmérsékletét ciklusonként a műanyag olvadáspontjánál csak kb. 10 o C-kal alacsonyabbra emelik és azt csak a befröccsentés után hűtik le. Egy másik lehetőség, hogy a szerszámba megfelelő felületi minőségű fóliát helyeznek és erre fröccsöntik rá a habosodó anyagot (pl. PUR). A térhálós polimerrendszerek, mint amilyen a PUR és az epoxigyanta-alapú kompaundok ciklusideje általában jóval hosszabb, mint a hőre lágyuló műanyagoké, ezért itt a fejlesztések gyakran a ciklusidő csökkentésére (általában 3 5 percre) irányulnak, mivel ez csökkenti a gyártási költségeket, és lehetővé teszi az ilyen alkatrészek felhasználását a nagy szériában gyártott modellek esetében is. A motortérben alkalmazott műanyag alkatrészek leggyengébb pontja az alacsony hőállóság. Ennek megfelelően a fejlesztések is erre koncentrálnak. Ezek közül megemlíthető pl. az aromás poliamidok és poliftálamid használata, amelyekkel tartósan 230 o C, rövid ideig pedig akár 250 o C üzemi hőmérséklet is elérhető. A DuPont Zytel HTN termékcsaládjának hőállósága teljesíti ezeket a követelményeket. 7. táblázat Egy mai átlagos, belsőégésű motorral hajtott gépkocsi energiafelhasználásának megoszlása Energiaigény Részarány, % Tömeg 23 Gördülő ellenállás 13 Hajtáslánc 42 Légellenállás 19 Elektromos szervek 3 Természetesen a tömegcsökkentés nem az egyedüli fejlesztési irányzat a gépkocsigyártásban, hiszen az üzemanyag-felhasználás csak mintegy 23%-a fordítódik az autó tömegének mozgatására (7. táblázat). Ezért mind az égéstermék-emisszió csökkentése, mind pedig az üzemanyag hatékonyság növelése érdekében foglalkozni kell az energiafelhasználás többi tényezőjével is. Fontos irányzat továbbá az elektromos és elektronikus szerkezetek robbanásszerű bővülése, mint pl. a navigáció, szórakoztató elektronika, parkoló asszisztensek, vezetésbiztonságot segítő rendszerek, radarok, riasztók, ülésfűtés, állófűtés, légkondicionálás stb. beépítése. Mindez azonban éppen hogy növeli az autó tömegét. Összeállította: Dr. Füzes László Kircher W.: Baustein für die Mobilität der Zukunft = Kunststoffe, 8. sz. 2012. p. 23 25. Toensmeier P.: Slimming down = Plastics Engineering, 68. k. 7. sz. 2012. p. 16 23.