Fans von Elektroautos von Umweltverbänden und ihren Herstellern versuchen, sie im Vergleich zu Autos mit Verbrennungsmotor oder herkömmlichem Verbrennungsmotor als nachhaltiger darzustellen und sie dem Verbraucher als Lösung zu vermarkten, um die Verwendung von emittierenden Ölderivaten vollständig zu vermeiden.
Derzeit werden Elektrofahrzeuge aus erdölbasierten Kunststoffen hergestellt, die 50 Prozent des Fahrzeugvolumens ausmachen, während sie nur etwa 10 Prozent zum Gesamtgewicht eines Elektrofahrzeugs beitragen.
Viele Experten bestätigten, dass Kunststoffe im Vergleich zu alternativen Metallen bis zu 30 % des Gesamtgewichts des Autos einsparen können, und das zu deutlich geringeren Kosten.
Kunststoffe haben nicht nur ein geringes Gewicht im Verhältnis zum Volumen, sondern nutzen auch einzigartige und spezialisierte Eigenschaften, die nicht nur in Sicherheitsanforderungen zu finden sind, sondern in vielerlei Hinsicht verbessert werden.
Elektrofahrzeuge bieten viele Möglichkeiten für Polymere, die in herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor nicht vorhanden waren, die wir in diesem Bericht hervorheben möchten.
– Die Entwicklung der Verwendung von Kunststoffen in Autos:
In den letzten Jahrzehnten haben traditionelle Automobildesigner zunehmend schwere Metallkomponenten ersetzt und Kunststoffe verwendet, und dank kontinuierlicher Fortschritte in der Kunststofftechnologie können Ingenieure zunehmend von einer breiten Palette leichterer und kostengünstigerer Technologieoptionen profitieren.
Darüber hinaus sind Spezialelastomere mit einzigartigen Eigenschaften wie Wärmedämmung, Flammbeständigkeit und Neutralität gegenüber elektromagnetischen Signalen besser geeignet als ihre metallischen Gegenstücke.
1960 betrug das durchschnittliche Gewicht der in einem Auto verwendeten Kunststoffe nicht mehr als 8 Kilogramm, so der American Chemistry Council, eine Handelsgruppe, und 2016 wurden einige Autos mit 150 Kilogramm Kunststoff gebaut, was etwa 8 Prozent entspricht das Fahrzeuggewicht und ca. 50 % des Materialvolumens im Fahrzeug.
– Der Einsatz von Kunststoffen im Elektroauto:
Aufgrund des metallintensiven Verbrauchs der Elektrobatterie im Vergleich zu einem herkömmlichen Auto streben die Ingenieure von Elektroautos danach, das Gewicht zu den niedrigsten Kosten zu reduzieren und die Fahrleistung des Elektroautos pro Ladung zu verlängern, um die Sicherheitsvorschriften für zu erfüllen Leichte Autos durch die Verwendung leichter Materialien in anderen Teilen des Autos, wann immer dies möglich ist.
Es gibt viele leichte Materialoptionen wie Aluminium, Magnesium, hochfester legierter Stahl, Kohlefaser und verstärkte Kunststoffe.
Herkömmliche Automobilhersteller bevorzugen immer noch Aluminium, da es einen sehr attraktiven Kompromiss in Bezug auf Gewichtsreduzierung, Betriebskosten, mechanische Leistung und Recycling bietet.
Die Gründe, warum traditionelle Autohersteller Leichtmetalle wie Aluminium bevorzugen; Da sie der Verbrennung widerstehen und vor elektromagnetischen Interferenzen schützen, bieten Metalle zwar auch zuverlässige mechanische und dimensionale Eigenschaften, sind jedoch mit Kompromissen wie Gewicht und Kosten verbunden.
Automobilingenieure haben ihren Vorteil in der Verwendung von Kunststoffen auf Erdölbasis mit geringerem Gewicht und geringeren Kosten gefunden, und sie werden zunehmend zum bevorzugten Material im Elektrofahrzeugsektor. Dies hat zu Verbesserungen bei Sicherheit, Leistung und Kraftstoffeffizienz geführt.
Die alte Faustregel der Autoindustrie besagt, dass sich der Kraftstoffverbrauch pro 10 Prozent weniger Fahrzeuggewicht um etwa 5 Prozent verbessert; Ein leichteres Auto benötigt weniger Kraftstoff (in diesem Fall Strom), um zu beschleunigen.
Dies bedeutet, dass Elektroautos immer energieeffizienter und leistungsstärker sein können, da weniger Energie verschwendet wird, um ein schwereres Fahrzeug zu schieben.
Elektroautos können Batterien enthalten, die mehr als 500 Kilogramm wiegen können, was manchmal 25-30 % des Gesamtgewichts des Autos ausmacht; Was seine Effizienz in gewissem Maße einschränkt.
Das Gewicht der Batterie ist die schwerste Komponente in einem herkömmlichen Auto (der Motor), und ihre Positionierung in der Schwerpunktposition des Autos auf einer niedrigen Ebene trägt dazu bei, das Risiko von Überschlagsunfällen zu verringern und die Reaktion und Manövrierfähigkeit von Elektroautofahrern zu verbessern .
– Vorteile von Kunststoffen:
Die wachsende Nachfrage nach Elektroautos treibt die Nachfrage nach den einzigartigen Eigenschaften des Weichmachers voran; Es ist das bevorzugte Material für seine Herstellung geworden. Neben dem geringen Gewicht und den niedrigen Kosten lassen sich die Eigenschaften von Kunststoffen wie folgt zusammenfassen:
- Einfaches Gießen von Mehrzweckkunststoffen mit den erforderlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften; Dies trägt dazu bei, die Teile- und Montageeffizienz zu reduzieren. Fortschritte in der Kunststoffguss- und -formtechnologie und im gesamten Konstruktions- und Herstellungsprozess haben den gesamten Konstruktions- und Herstellungsprozess schneller, vorhersagbarer und genauer gemacht, wodurch die Funktionalität und Möglichkeiten von Kunststoffanwendungen verbessert wurden; Dies hat zu kürzeren Zeitplänen vom Design bis zur Markteinführung beigetragen.
Erhaltung einzigartiger chemischer und physikalischer Eigenschaften in außergewöhnlichen Umgebungen über längere Zeiträume. - flammhemmend; Spezialkunststoffe können Flammen verzögern und ihre Ausbreitung bei einer Temperatur von 1000 °C für mehr als 400 Sekunden verhindern, was einer etwa 45-mal besseren Leistung im Vergleich zu anderen Alternativen entspricht.
- Wärmebeständigkeit sowie die Möglichkeit der innovativen Nutzung der anisotropen Wärmeleitfähigkeit des Elastomers zur Verbesserung der Wärmemanagementleistung; Spritzgegossene Kunststoffe können unter Verwendung von Materialien mit Eigenschaften hergestellt werden, die bestimmte Anforderungen erfüllen, die nur für Elektrofahrzeuge gelten; Beispielsweise müssen elektrische Batterien kühl gehalten werden, und eine Reihe von Polymeren bieten eine hervorragende Hitzebeständigkeit, aus der Batteriefächer und Kühlsysteme gebaut werden können, ohne die Haltbarkeit und Sicherheit zu beeinträchtigen. Außerdem haben Elektroautos andere Kühlanforderungen als herkömmliche Motoren; Was würde die bekannten Front-End-Grills in einem herkömmlichen Auto ungerechtfertigt machen; Dies schafft Möglichkeiten für kunststoffbasierte Designs.
- Die elektrische Isolierung kann auch bei Vorhandensein von Hochspannung 1000 Volt erreichen.
- Stellen Sie sicher, dass keine elektromagnetischen Störungen auftreten, und erhöhen Sie gleichzeitig die Anzahl der Sensoren im Fahrzeug. Es ist notwendig geworden sicherzustellen, dass es zu keiner Leistungsstörung kommt, wenn alle Sensoren gleichzeitig arbeiten; Die Polymere sind einzigartig in ihrer Fähigkeit, Schutz vor Wetter und Hitze zu bieten und Signale in keiner Weise zu stören; Im Gegensatz zu vielen Metallen bleiben Kunststoffe gegenüber den Signalen und Wellen, die von Sensoren gesendet und empfangen werden, neutral.
- Beständig gegen Korrosion und Wechselwirkungen mit anderen Chemikalien.
Erreichen eines akzeptablen Niveaus an Steifigkeit, Haltbarkeit, Flexibilität und Stoßfestigkeit unter außergewöhnlichen Umständen.
– Fortschrittliche Kunststoffe:
Automobilhersteller verwenden zunehmend eine neue Generation von Kunststoffen, die als „fortschrittliche Kunststoffe“ bezeichnet werden, um höhere Effizienzstandards zu erfüllen.
Fortschrittliche Kunststoffverbundwerkstoffe sind Materialien, die durch die Konstruktion einer Kombination aus einer Kunststoffmatrix hergestellt oder mit einem Mittel versetzt werden, das ihre gewünschten Eigenschaften verbessert, wie z. B. die Zugabe von Fasern (normalerweise Kohlenstoff-, Glas- oder Naturfasern).
Gepfropfte Kunststoffe werden oft als faserverstärkte Kunststoffe bezeichnet, und diese chemischen Verbindungen ermöglichen es, verstärkte Strukturen effizienter zu gestalten. Weitere Vorteile sind geringes Gewicht, hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, Verschleiß- und Witterungsbeständigkeit, lange Haltbarkeit, geringer Wartungsaufwand und Dimensionsstabilität.
Diese Verbindungen haben das Potenzial, sowohl Stahl als auch Aluminium zu übertreffen; Die Verbundwerkstoffe können Leichtbauvorteile von 15–25 % für glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe bis 25–40 % für kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe gegenüber anderen derzeit vorherrschenden Metallmaterialien wie Stahl, Eisen und Aluminium bieten.
Es gibt auch einzigartige Merkmale, die ausschließlich für ein Elektrofahrzeug geeignet sind, insbesondere im Hinblick auf die Notwendigkeit von Stromfluss, Leitern und Kabeln, damit die verwendeten Materialien in Ausnahmefällen elektrische Isolierung, Flammwidrigkeit und Hydrolysebeständigkeit aufweisen, die Batterieeffizienz erhöhen und verlängern Stromspeicher und Driving Range.
Experten haben bestätigt, dass alles, was dazu beiträgt, Stromlecks aus der Batterie zu reduzieren, ihre Lebensdauer verlängert, indem sie die Entfernung verlängert, die sie mit einer einzigen Ladung zurücklegen kann. Fortschrittliche Elastomere wie Polytetrafluorethylen und Polyimid haben sich als hochwirksame Isolatoren in Hochtemperatur- und Hochspannungsanwendungen erwiesen.
Hybridstrukturen aus Kunststoffen und Metallen wie Polyethylen und langen Glasfasern, die den Kern der elektrischen Batterie auskleiden, verbessern die Wärmeübertragung, weisen eine außergewöhnliche Wärmeabsorptionskapazität auf und wirken als Schutzschild, um erheblichen Stößen zu widerstehen, denen sie ausgesetzt sein können.
Diese Materialien weisen hervorragende flammhemmende Eigenschaften auf, reduzieren elektromagnetische Interferenzen und helfen, als Abschirmung zu wirken, um Hochfrequenzinterferenzen zu reduzieren.
Andererseits wird einer der fortschrittlichen Kunststoffe in Ladestationen für Elektrofahrzeuge immer beliebter und seine Komponenten sind Polycarbonat.
Polycarbonat ist unglaublich stark und stoßfest, was es ideal für elektrische Batterien macht
– Wo kommen Kunststoffe im Elektroauto zum Einsatz? :
Es gibt viele Anwendungen für Kunststoffe in der Elektrofahrzeugindustrie; Sie werden in Automobilinnen- und -außenmöbeln, Steuerungen, elektrischen Komponenten und Motorhaubenteilen verwendet; Sie werden in Armaturenbrettern, Stoßdämpfersitzen, Karosserieteilen, Kraftstoffsystemen, Innenverkleidungen, Motorhaubenkomponenten, Beleuchtung, Außenverkleidungen und Flüssigkeitsbehältern verwendet.
Auch viele Karosserieteile und Motorkomponenten verwenden Kunststoffe anstelle von Metall; Beispielsweise werden Kunststoffe als Ersatz für Metalle in Kühlrohren, Lüftern und anderen Automobilkomponenten wie Energieabsorbern, der Autokarosserie und anderen verwendet.
Die Kunststoffe sind die Abschirmungen und Gehäuse für die Sensoren; Die Verwendung von Sensoren ist unerlässlich, um die Sicherheit zu gewährleisten, und da selbstfahrende Autos zunehmend zuverlässiger werden; Sensoren werden voraussichtlich die wichtigste Komponente, die einem Fahrzeug zugeordnet werden kann; Heutige Autos enthalten elektrische und elektronische Komponenten, die viele wichtige Funktionen erfüllen, aber Sensoren sind besonders kritisch.
Beispielsweise überwachen Antiblockierbremssensoren die Raddrehzahl, Sauerstoffsensoren bestimmen die Kraftstoffmenge, die für einen effizienten Motorbetrieb erforderlich ist, und andere Sensoren überwachen den Kühlmittelstand.
Fortschrittliche Elastomere unterstützen Sensoren und andere Automobilsensoren und widerstehen gleichzeitig den hohen Temperaturen und rauen Umgebungen, die mit diesen Systemen verbunden sind.
Nylon-Stahlkomponenten werden sogar in herkömmlichen Autos als Metallersatz verwendet; Es bietet eine erhebliche Gewichtsreduzierung und kann exakt an die Form der zu applizierenden Bauteilgruppe angepasst werden.
Darüber hinaus wird, wenn eine der Komponenten nicht einmal geringfügig gelockert wird, das potenzielle Geräusch von der Vibration stark reduziert.
In den letzten Jahrzehnten haben Kunststoffe dazu beigetragen, elektrische Systeme von Kraftfahrzeugen mit Strom zu versorgen, beispielsweise unterstützen Kunststoffe den Betrieb, die Verbindung und das Gehäuse von Leiterplatten, Steckverbindern, Schaltern und Drähten.
Da Computerchips Kfz-Teilsysteme regeln, überwachen und steuern, finden sich spezialisierte Kunststoffe überall, von GPS-Navigationssystemen bis hin zu Audiosystemen.
– Sonderanwendungen für Elektrofahrzeuge:
Neben den vielen traditionellen Verwendungen von Kunststoff in der Automobilindustrie; Es gibt mehrere Vorteile, die nur für Elektroautos spezifisch sind, darunter das elektrische Batteriegehäuse aus fortschrittlichem Kunststoff, das dazu beiträgt, das Entweichen von Wärme einzudämmen, die Insassen von Elektroautos vor Feuer zu schützen und Gewicht zu sparen; Das Batteriegehäuse ist ein Hauptziel für den Ersatz von Aluminiumlegierungen.
Da einer der Schlüsselfaktoren bei Elektrofahrzeugen eine umfangreiche und effiziente Batteriespeicherung ist, gelten Produkte aus Kunststoff als effiziente Batterieseparatoren.
Diese Abstandshalter bieten eine interne Isolierung für die Batterie; Dadurch wird verhindert, dass sich die Akkus im Leerlauf entladen, wodurch sie über einen viel längeren Zeitraum wirksam sind.
Das Ersetzen von leichtgewichtigen Kunststoffen anstelle von Hochleistungsgehäusen und Isolatoren für elektrische Zellen ermöglicht es den Autoherstellern auch, die Fähigkeit von Elektrofahrzeugen, aufgeladen zu bleiben, und ihre Reichweite zu erweitern.
– Die Zukunft der Kunststoffnutzung:
Die Automobilindustrie ist nach der Verpackungsbranche und der Baubranche die drittwichtigste Abnehmerbranche für Kunststoffe. Mit der Verbreitung von Kunststoffen, insbesondere fortschrittlichen Kunststoffen, in verschiedenen Autoteilen, insbesondere Elektroautos, kann die Autoindustrie als Benutzer von einem oder zwei Kunststoffzentren voranschreiten.
Wichtige Bauteile wie Getriebe und Motoren können noch aus Metall sein; Anforderungen an Festigkeit und Schlagfestigkeit weisen darauf hin, dass Metall für diese Anwendungen das Material der Wahl bleiben wird.
Aber auch in einigen anderen Bauteilen hat der Kunststoff ein enormes Potenzial, das die Autoindustrie im Allgemeinen anstrebt.
Fahrzeuge werden auch Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit bei der Verwendung mit erhöhter Komplexität und weit verbreiteter Verwendung benötigen; Fällt der Leiter aus, ist die gesamte Funktion gestört, was moderne Kunststoffe nur zu geringen Kosten leisten können.
Wie für selbstfahrende Fahrzeuge; Die Elektronik wird komplexer, und die Autohersteller werden Kunststoffe für alle neuen Kameras, Radar und Sensoren in Autos benötigen.
– SABIC-Führung:
Während die Transportindustrie auf eine elektrische Zukunft zusteuert; Die Kunststoffhersteller haben eine großartige Gelegenheit, die Forschung und Entwicklung innovativer Lösungen auf der Grundlage fortschrittlicher Kunststoffe voranzutreiben.
Saudi SABIC hat von Anfang an damit begonnen, seine Fähigkeiten zu nutzen, um der Industrie dabei zu helfen, die Leistung von Elektrofahrzeugen zu verbessern.
Automobillösungen sind eine der wichtigsten Komponenten des Kunststoffportfolios von SABIC, und es zielt darauf ab, geeignete Alternativen zum Ersatz von Metallen zu finden.
Andererseits bestätigt SABIC, dass es bis Ende 2022 recycelbare Kunststoffe produzieren wird, und das von dem saudischen Unternehmen entwickelte Batteriepack-Konzept nutzt die Eigenschaften und Festigkeit von Thermoplasten, um die Leistung zu verbessern, Kosten und Gewicht zu reduzieren und die Masse zu unterstützen Produktion.
Kunststoffhersteller sehen eine Chance in der Entwicklung der Elektroautoindustrie; Die einzigartigen Vorteile von pl