Co się stało? Inżynierowie opracowali innowacyjne stopy aluminium, które zmieniają konstrukcję silników. Dzięki połączeniu niewielkiej masy z wyjątkową odpornością na wysokie temperatury nowe materiały pozwalają budować lżejsze i bardziej oszczędne jednostki napędowe, które jednocześnie zachowują wymaganą wytrzymałość podczas wieloletniej eksploatacji.
Czytaj też: Chińczycy odkurzyli silnik z XIX wieku. Teraz może zmienić auta, roboty i latające maszyny
Łącznie członkowie zespołu badawczego zaprojektowali dwa nowe stopy aluminium: ACMZ oraz DuAlumin3D. Oba materiały posłużyły już do budowy prototypowego silnika nowej generacji przeznaczonego do średniej wielkości samochodów ciężarowych. Jako że jednym z największych wyzwań współczesnej motoryzacji jest pogodzenie niskiej masy pojazdu z wysoką wytrzymałością podzespołów, to nowa strategia jest wyjątkowo przydatna.
W przypadku silników problem był szczególnie widoczny, ponieważ pracują one w ekstremalnych warunkach temperaturowych i pod dużymi obciążeniami mechanicznymi. Tradycyjnie oznaczało to konieczność stosowania cięższych materiałów, które ograniczały potencjał poprawy efektywności paliwowej. Nowe rozwiązanie rozwiązuje ten problem. Stop ACMZ znalazła się w głowicach cylindrów oraz bloku silnika. Materiał charakteryzuje się wysoką odpornością na działanie temperatur i naprężeń, a jednocześnie pozostaje relatywnie lekki oraz ekonomiczny w produkcji.
ACMZ i DuAlumin3D to dwa nowe stopy, które pozwoliły zmniejszyć wagę silników montowanych w samochodach ciężarowych
Jeszcze bardziej zaawansowany jest DuAlumin3D, zaprojektowany specjalnie z myślą o tłokach pracujących w najtrudniejszych warunkach. Stop ten może być wytwarzany metodami druku 3D, co dodatkowo toruje drogę do tworzenia bardziej skomplikowanych i zoptymalizowanych konstrukcji. Testy wykazały, że zastosowanie nowych materiałów przełożyło się na 10-procentową poprawę efektywności paliwowej przy jednoczesnym zmniejszeniu masy silnika o około 15 procent. W świecie transportu drogowego są to wartości, które mogą przełożyć się na wymierne oszczędności paliwa, niższe koszty eksploatacji czy redukcję emisji związanych z transportem.
Bo nawet niewielkie ograniczenie masy silnika ma bezpośredni wpływ na zużycie paliwa. Każdy kilogram usunięty z konstrukcji pojazdu oznacza mniejsze zapotrzebowanie na energię potrzebną do jego napędzania. W przypadku flot transportowych, gdzie pojazdy pokonują setki tysięcy kilometrów rocznie, korzyści mogą być szczególnie odczuwalne.
Czytaj też: Myślałem, że takie motocykle już nie wrócą. Kawasaki pokazało dużego dwusuwa do brudu
Poza tym, zastosowana przez autorów strategia projektowania nowych stopów pozwala znacząco skrócić czas wdrażania innowacyjnych materiałów do przemysłu. Dotychczas droga od koncepcji laboratoryjnej do zastosowania komercyjnego mogła trwać nawet od 10 do 15 lat. Teraz można skrócić ten okres do dwóch, maksymalnie czterech lat. To istotna zmiana dla całej branży motoryzacyjnej, która coraz szybciej poszukuje rozwiązań zwiększających efektywność energetyczną pojazdów. Nowoczesne materiały mogą odegrać równie ważną rolę jak rozwój układów napędowych czy elektroniki sterującej.
Źródło: Oak Ridge National Laboratory
