مروری بر مواد اولیه ای که در ساخت خودرو ها مورد استفاده قرار می گیرند

ساخت و طراحی یک خودرو یک فرایند سخت و دقیق بوده که شرکت های خودرو سازی با تکیه بر تجربه خود و با انتخاب مواد اولیه و مصرفی مناسب در ساخت، نمونه هایی مناسب و کاربردی را به بازارهای جهانی ارائه می نمایند. خودروسازان در طی مراحل طراحی و تولید خودروهای خود می بایست فاکتورها و المان های زیادی را در نظر بگیرند. از جمله این موارد می توان به وزن نهایی خودرو، قدرت و استحکام بدنه، کیفیت ساخت و سهولت انجام تعمیرات و نگهداری اشاره نمود. خودروهایی که از مواد اولیه و باکیفیت در ساخت ابزار و ادوات خود استفاده می کنند که در کنار وزن پایین، از استجکام مناسب و بدنه پر قدرتی نیز برخوردار هستند. خودروسازان در مواردی از ترکیب چندین ماده اولیه مختلف استفاده کرده که این امر هم موجب زیبایی و کارایی بالاتر خودرو شده و هم قیمت خودرو را به میزان قابل توجهی پایین می آورد. با توجه به اینکه طیف مواد اولیه مورد استفاده در خودروهای امروزی بسیار وسیع است، تصمیم گرفتیم که در این نوشته به معرفی آنها پرداخته و نقاط ضعف و قدرت هر کدام از آنها بررسی نماییم.


پلاستیک
پلاستیک هیچگاه به عنوان یک ماده اولیه مناسب به شمار نیامده و در مقایسه با موادی مانند فلزی به نمونه ای کم ارزش و بی کیفیت تبدیل می گردد. اما در کنار این نقطه ضعف پلاستیک نکات مثبتی نیز داشته که از جمله آنها می توان به وزن کمتر، قیمت پایین تر، سرعت تولید بالاتر و رنگ آمیزی ساده تر اشاره نمود. از پلاستیک در ساخت اجزای بدنه مانند سپرهای عقب و جلو (Bumper)، باله ها (Spoiler) و یا رکاب ها در خودروهای با قیمت پایین استفاده می شود. از قابلیت های استفاده از ساخت پلاستیک در اجزای بدنه می توان به وزن پایین، سهولت در تعمیر، رنگ آمیزی و مقاومت در برابر خط و خش های کوچک نام برد. بیشتر اجزای داخلی و کابین خودرو ها نیز با توجه به قابلیت انعطاف پذیری و شکل گیری نیز از پلاستیک ساخته می شوند و هزینه ساخت و تولید اجزای با شکل های پیچیده را به مقدار قابل توجهی کاهش  می دهند. پلاستیک مورد استفاده در ساخت اجزای داخلی خودروهای ارزان قیمت از نوع سخت و خشک بوده و این ماده در مدل های گرانقیمت تر با پلاستیک نرم تر و قابل انعطاف تر جایگزین شده و نمای داخلی خودرو را به نمونه های لوکس و مجلل شبیه می نماید.


فولاد
بدون شک پر استفاده ترین ماده اولیه ای که در ساخت خودرو ها بکار می رود، فولاد است. فولاد از قدرت بالایی برخوردار بوده و در کنار قیمت پایین و قابلیت فرم دهی نسبتا ساده و قیمت مناسب، تقریبا به نوعی در تمامی خودروهای موجود در بازار استفاده می گردد. فولاد در ساخت قطعاتی مانند سقف خودرو، شاسی، چرخ ها، ترمزها، سیستم اگزوز و موتور استفاده شده و همانطور که گفته شد پر طرفدارترین ماده موجود برای ساخت خودرو است. استفاده از فولاد نیازمند تکنولوژی بسیار بالایی نبوده و تعمیر آن نیز نیازمند صرف هزینه بالایی نخواهد بود. در مجموع فولاد ارزان ترین فلزی است که قابلیت استفاده در ساخت ادوات و قطعات مختلف خودرو را دارد. فولاد در درجه های مختلف و با قابلیت های گوناگون در نرمی و سفتی و قابلیت های کششی در بازار موجود است. خودرو سازان از نمونه های مختلف فولاد در بخش های مختلف خودرو استفاده می کنند و با انتخاب نمونه های مناسب و با استحکام بالا و یا پایین قدرت و توانایی ها لازم را به بخش های مختلف می دهند.


آلومینیوم
آلومینیوم نیز دیگر فلزی است که به تازگی و در ده دهه گذشته طرفداران بسیاری را در صنعت خودرو سازی جهان پیدا کرده است. این فلز سبک تر و مقاوم از فولاد مورد استفاده در خودرو بوده و بر خلاف رقیب سنتی خود دچار زنگ زدگی نمی شود. اما قیمت آن نیز بالاتر از فولاد بوده و کار کردن با آن نیز از فولاد سخت تر و پر هزینه تر است. به همین دلیل شاهد استفاده از این فلز در خودروهای ارزان قیمت نیستیم و استفاده آن بیشتر به خودروهای اسپرت و لوکس محدود می گردد. شرکت های خودرو سازی جاگوار (Jaguar) و آئودی (Audi) از خودروسازانی هستند که به طور وسیع از فلز آلومینیوم در ساخت ابزار و ادوات و بخش های مختلف خودرو های تولیدی خود استفاده می نمایند. این فلز در ابتدا برای ساخت قطعات خودروهای مسابقه ای مورد استفاده قرار گرفت اما به سرعت جای خود را به فیبر کربن، این ماده جادویی و فوق العاده تعویض کرد. اما شرکت هایی مانند فراری (Ferrari) هنوز هم عقیده دارند که استفاده از این فلز در ساخت قطعات خودرو امری ساده تر از فیبر کربن بوده و قابلیت های شکل دهی به آن ساده از است. بر اساس نظر کارشناسان و طراحان این شرکت، خودروهای ساخته شده با استفاده از آلومینیوم افزایش وزن اندکی نسبت به فیبر کربن داشته و این مساله تاثیر نامطلوبی بر توانایی ها و کارایی های خودرو نخواهد گذاشت.


فایبرگلاس
با پیشرفت تکنولوژی های پیشرفته در ساخت قطعات خودرو با استفاده از فلز از یک سو و از طرف دیگر ارائه فیبرکربن با توانایی های بسیار بالا و وزن بسیار کم، استفاده از فایبرگلاس در ساخت خودروهای امروزی و مدرن بسیار محدود شده است. روش ساخت فایبرگلاس نیز مشابه فیبر کربن بوده و با قرار داردن قطعات کوچک و باریک شیشه همراه با پلاستیک ساخته می گردد. ترکیب این دو ماده موجب آن شده که فایبرگلاس قابلیت های ارتجاعی شیشه را در کنار انعطاف پذیری پلاستیک به همراه داشته باشد. این مساله موجب شده که فایبرگلاس بسیار سبک وزن بوده و قابلیت های مناسبی نیز در مبحث مقاومت و استحکام داشته باشد. در حال حاضر از فایبرگلاس در ساخت بخش های خودروهای تولید انبوه استفاده نشده و استفاده آن با توجه به وزن بسیار کم، تنها به خودروهای اسپرت با تولید محدودی مانند TVR و شورولت کوروت (Chevrolet Corvette) خلاصه می گردد. البته تعمیر و نگهداری از بخش های ساخته شده از این ماده نیز سخت تر از نمونه های دیگر موجود در بازار است.


کربن
کربن جدیدترین و کاربردی ترین ماده ایست که در ساخت خودرو های مدرن و پیشرفته امروزی استفاده می گردد. روش های استفاده از این ماده در ساخت قطعات و بخش های مختلف خودرو متفاوت بوده ولی مشهور ترین فرم استفاده از آن به شکل فیبر کربن است. طرز ساخت فیبر کربن نیز مانند فایبر گلاس بوده و از ترکیب لایه های باریک و نازک فیبر کربن به همراه مواد چسباننده ای مانند پلاستیک ساخته می شود. بازه استفاده از این ماده در صنعت خودرو بسیار وسیع بوده و از فیبر کربن در ساخت اجرا و قطعات خودروهایی مانند آلفارومئو 4C در بخش شاسی شروع شده و به ابزار و قطعات بسیار گرانقیمت خودروهای فرمول 1 ختم می گردد. از کربن در ساخت قطعات دیگری نیز استفاده می شود. از ترکیب آن با سرامیک ماده ای بسیار سخت بدست آمده که از آن در ساخت دیسک های ترمز استفاده می گردد. کربن بسیار مقاوم تر و سبک تر از فلز بوده اما قیمت آن نیز بسیار بالاتر بوده و بیشتر در اجزا و بخش های خودروهای لوکس و سوپر اسپرت هایی مانند بوگاتی (Bugatti)، هنسی (Hennessey) و مدل های لوکس و گرانقیمت خودرهای تولیدی شرکت های بنز و بی ام و استفاده می گردد.


چرم
استفاده از ابزار و ادات مجهز به روکش چرم یکی از گزینه هایی است که در تیپ ها و مدل های بالای خودروهای نیمه لوکس و لوکس استفاده می گردد. قابلیت های چرم مورد استفاده در ابزار و ادوات خودروها (که معمولا از پوست گاو تهیه می گردد) شامل مواردی مانند قابلیت ارتجاعی و مقاومت در برابر سایش و لک شدگی بوده و به همین دلیل آن را به یک نمونه مناسب برای پوشش ابزار و ادوات کابین خودروها تبدیل نموده است. هر چه که میزان استفاده از چرم در کابین خودرو بیشتر باشد، قیمت آن نیز بالاتر رفته و مقاومت آن نسبت به خراش و پاره شدگی بیشتر می گردد. تعدادی از خودروسازان مشهور نیز با توجه به قیمت بالا و دلایل کاربردی چرم طبیعی را از تجهیزات خود حذف نموده و  از چرم های مصنوعی اختصاصی خود برای روکش کردن صندلی ها و داشبورد و ابزار و ادوات داخلی خودروهای خود استفاده می کنند. به عنوان مثال شرکت مرسدس بنز از یک نوع چرم مصنوعی خاص با نام Artico در ساخت روکش های صندلی های خودروهای تولیدی خود استفاده می نماید.

سایر مواد اولیه مورد استفاده در ساخت خودرو
منیزیم یکی از محبوب ترین و پراستفاده ترین مواد اولیه برای ساخت خودروهای فرمول 1 (Formula 1) در دهه 1970 میلادی بود. این ماده قابلیت این را داشته که دوباره مورد توجه شرکت های خودرو سازی قرار گرفته و با استفاده از توانایی ها و ویژگی هایی مانند سبکی و مقاومت بالا نسبت به فولاد و سهولت کار و ساخت نسبت ساده تر نسبت به آلومینیوم، قابلیت تبدیل شدن به یک ماده اولیه مناسب در بین فولاد و فیبر کربن را دارد. متاسفانه این ماده اندکی قابل اشتعال بوده و به همین دلیل موارد استفاده کمتری در ساخت بخش های مختلف خودرو داشته و شرکت های محدودی با استفاده از آن روی خواهند آورد.
تیتانیوم نیز دیگر ماده ای است که در ساخت بخش ها و اجزای مختلف خودرو مورد استفاده قرار می گیرد. از این ماده بیشتر در خودروهای نسبتا لوکس و تیپ های بالا و مجهز خودروهای مختلف استفاده شده و محبوب ترین مورد استفاده آن به ساخت سیستم خروجی اگزوز بر می گردد. این فلز قوی ترین نمونه مورد استفاده در خودروهای مدرن بوده و خودرو سازانی مانند پورشه (Porsche) به منظور کاهش وزن و ساخت قطعات با استحکام بسیار بالا از آن استفاده می نمایند. بیشتر خودرو سازان از مواد اولیه ای که در بالا به آنها اشاره شده در ساخت قطعات و بخش های خودروهای تولیدی خود استفاده می کنند. اما با توجه به اجباری شدن رعایت استانداردهایی برای کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی، این شرکت ها به دنبال ساخت و طراحی مواد اولیه جدیدی شده اند. شرکت های خودروسازی با ترکیب مواد اولیه مختلف و استفاده از آنها در بخش های مورد نیاز خودرو، علاوه بر کاهش وزن، مصرف سوخت خودرو را نیز کاهش می دهند. از این نمونه های می توان به خودروی سیتروئن C4 کاکتوس (Citroen C4 Cactus) اشاره کرد از این نوع مواد ترکیبی استفاده نموده است.