Био-базирани тркачки автомобили
Полесни од стаклените влакна, поевтини од јаглеродните влакна и изработени од обновливи суровини: растителните влакна како засилување за терморегулираните тела се одржлива алтернатива за телата на возилата кои се 60 проценти полесни од челикот, но сепак се робусни. Тим во мотоспортот тестира био-композит изработен од ленени влакна и смола базиран на растителни масла со таканаречениот био-Скироко на тркачката патека. Хип-хоп starвездата Смудо седи зад воланот.
Заштедата на тежина е магичен збор во автомобилската индустрија. Без оглед дали станува збор за помала потрошувачка и со тоа подобрени вредности на СО2 за моторите со внатрешно согорување или поголеми опсези за електричните возила. На моторните трки, каде има стотинка од секундата, лесните тела се правило со децении. Порано за ова првично се користеа лесни метали. Веќе неколку години наместо нив се користат јаглеродни влакна. Иако имаат високотехнолошка слика, тие се скапи и обично се состојат од фосилни суровини.
Значително поевтини - но и потешки - се стаклените влакна. Природните влакна се алтернатива. Тие тежат помалку од стаклени влакна и чинат дел од јаглеродни влакна. „Затоа го промовираме понатамошниот развој и тестирање на природни пластики зајакнати со влакна во конструкцијата на возилата“, објаснува др. Андреас Шутте, управен директор на Агенцијата за обновливи суровини (FNR), Гилзов-Призен. И таму каде што лесната конструкција има свои корени: во трките. Во име на Сојузното Министерство за храна и земјоделство (БМЕЛ), ФНР го поддржува проектот Биоконцепт-автомобил на тркачкиот тим Четири мотори, специјализиран за одржлива мобилност. Истакнат возач на Bio-Scirocco 2.0 TDI е Смудо, предниот човек на групата „Die Fantastischen Vier“. Со Четири мотори, музичарот е еден од зелените пионери во трките од 2003 година. Почнува со Био-Роко во трките на ВЛН шампионатот во издржливост и во трката АДАЦ 24ч на Нордшлаиф од Нирбургринг.
„Проектот е дизајниран на таков начин што знаењето стекнато под екстремни услови на трки има директна важност за автомобилската индустрија“, објаснува Шуте. Покрај биополимерите за тродимензионални компоненти, инженерите за прв пат користат рамни, природни влакна зајакнати дуромери. Одговорен за изборот и развојот на материјалот за Биоконцептот е автомобилот проф. Ханс-Јозеф Ендрес од Институтот за биопластика и биокомпозити (IfBB) на Универзитетот во Хановер. За него, посебна привлечност е да ги тестира био-базираните компоненти не само во лабораторија, туку и во трки: „Температурни флуктуации, оптоварувања на притисок, камени чипови, влага, вибрации, несреќи - таквите услови не можат да се симулираат сто проценти во лабораторија“, објаснува Ендрес.
Био-композит направен од лен и растително масло
Едноставно кажано, деловите од телото се состојат од душеци од ткаенина што научниците ги ставаат во калап и ги впиваат во смола, која потоа се стврднува. По првите обиди со ленена ткаенина од коноп, инженерите за материјали од Хановер се одлучија за чиста ленена ткаенина. Ленените влакна се затегнувачки, достапни, многу фини, хомогени, флексибилни и подвижни, што значи дека тие добро се прилагодуваат на обликуваните делови. Ова создава точни рабови кои играат важна улога во димензионалната точност и квалитетот на обработката на компонентите. „Исто така, експериментиравме со различни техники на ткаење со цел да се подобри подвижноста на ткаенините од природни влакна и истовремено да се постигне оптимална основа на тежината во однос на капацитетот на товарот“, објаснува Ендрес.
Контролираното стврднување на смолата во рерната е важно за стабилноста на композитите од природни влакна. Хемиската реакција мора да биде целосно завршена. Во спротивно, процесот би се рестартирал подоцна, на пример со топлина од моторот или сончево зрачење, а деловите на телото би се деформирале. Во зависност од компонентата и употребената смола, стврднувањето во рерната трае неколку часа.
Бидејќи Bioconcept-Car започнува на VLN трките за време на фазата на проектот, тимот на Ендрес продолжува чекор по чекор и првично разви практична ткаенина направена од растителни влакна. Научниците ја обработуваат со петрохемиска смола чии технички својства како што се однесувањето на смалувањето или температурата на лекување се познати. Само во понатамошен чекор тие користат биогена матрица во комбинација со природните влакна. „На овој начин, ние ги минимизираме незаборавите поради компонентите што се користат за прв пат и можеме да гарантираме дека компонентите дефинитивно ќе ги издржат стресовите на трките“, објаснува Ендрес. Различни растителни масла како ленено семе или сончогледово масло може да се користат како суровини за соодветна био-смола со цел да се добијат потребните својства како што се цврстина, вискозитет или брзо зацврстување и кои, во комбинација со природните влакна, доведуваат до посакувани резултати.
„Како дел од проектот FNR, ние не само што сами ги оптимизираме компонентите на материјалот, туку и прво го одредуваме оптималниот однос на влакно-матрица со помош на тест плочи, на пример, со цел да се постигне стабилност наменета за лабораторијата со најмала можна тежина“, објаснува Ендрес. Тимот потоа ги подложува тестовите за тестирање како тестови на истегнување, тестови на удари или однесување на несреќи пред да ги користат материјалите за производство на компоненти за трки.
Успешна диета: 60 проценти помалку на вага
Резултат на работата за развој: Со задната врата, капакот на моторот и вратите изработени од природен армиран дуромер, Bio-Scirocco тежи 67 кг помалку од производниот модел. Во споредба со соодветните компоненти изработени од челик, ова одговара на заштеда на тежина од околу 60 проценти. Некои компоненти тежат скоро 64 проценти помалку: стандардната врата тежеше 38,5 кг, додека материјалот зајакнат со растителни влакна тежеше 14 кг.
Поради помалата тежина, Смудо може да вози уште побрзи времиња на круг со Bio-Scirocco. „Ако сметате дека 100 кг помалку тежина значи заштеда на гориво од околу половина литар на 100 км во сериско возило, станува јасна релевантноста на нашиот проект за автомобилската индустрија“, објаснува Ендрес. Технички е можно масовно да се произведуваат терморегулити засилени со природни влакна. На крајот од проектот, инженерите создаваат каталог кој детално ги наведува компонентите, користените материјали и производните процеси, како и препораки за употреба на биоматеријалите.