Szívósabb, mint az acél – Faforgácsból könnyű autóalkatrészeket lehetne gyártani

Japán kutatók és autóalkatrész gyártók szerint egy olyan alkatrész, amit faforgácsból készítettek, csak egyötöde az acél súlyának, és akár ötször erősebb lehet annál.

Az anyag, vagyis a cellulóz nanorost lehet az acél életképes alternatívája a következő évtizedekben, azonban nagy versenytársa az anyagnak a szénszálas megoldás, így még nagyon messze van a nanorost attól, hogy a tömeggyártásban is megállja a helyét.

Egy jármű súlyának a csökkentése kritikus tényező, ahogy az autógyártók át kezdenek állni az elektromos meghajtásra. Az akkumulátorok drága, de szükségszerű részei az autóknak, így a jármű súlyának csökkentése azt jelenti, hogy kevesebb akkumulátorral is meg lehet hajtani majd azokat, ezzel a költségekből sokat lehet lecsípni.

Masanori Matsushiro, a Toyota egyik, az autók külső tervezéséhez kapcsolódó projektmenedzsere elmondta, hogy a pehelysúly egy állandóan fennálló ügy a vállalat számára, azonban meg kell oldani a magas gyártási költségek problémáját, mielőtt egy fejlesztett, könnyebb súlyú anyagot kezdenek használni tömeggyártott autóikban.

A Kyoto Egyetem kutatói, és a legfőbb beszállítók, mint a Toyota számára a Denso és a DaikyoNishikawa olyan műanyagokkal dolgozik, amibe cellulóz nanorostokat kevertek. Ezek a faforgács rostjaira szedésével készülnek, így a méretük nagyjából egy ezred millimétert tesz ki.

A cellulóz nanorost már széles területen használt anyag, kezdve a tintától, az áttetsző kijelzőkkel bezárólag, de az autókban való potenciális használatuk a Kyoto Folyamat által sikerült, amelyben a kémiailag kezelt farostokat belekeverték műanyagba, miközben azt folyamatosan nanorostokra tördelték, így a gyártási költségek más folyamatokhoz képest nagyjából egy ötödre csökkentek.

A Kyoto Egyetem professzora, és a kutatás vezetője, Hiroaki Yano szerint ez a legalacsonyabb költség, amivel a cellulóz nanorost legmagasabb szintű felhasználása lehetséges, és ezért fókuszálnak arra, hogy autó és repülőgép alkatrészeket gyártsanak belőle.

Az egyetem több autóipari beszállítóval együtt jelenleg egy prototípus autó fejlesztésén dolgozik, ami cellulóz nanorost alapú alkatrészekből fog összeállni. A tervek szerint 2020-ra elkészül a jármű.

Yukihiko Ishino, a DaikyoNishikawa beszállító szóvivője elmondta, hogy a vállalat műanyagot használt az acél helyettesítésére, és azt remélik, hogy a cellulóz nanorost kiszélesíti a lehetőséget ezen cél irányába.

Az autógyártók további pehelysúlyú alkatrészeket is gyártanak. A BMW karbonszállal megerősített polimereket használ i3 elektromos autójához, csak úgy, mint a 7-es szériájához, míg a nagy szilárdságú acél és alumínium alkatrészek jelenleg a legelterjedtebb pehelysúlyú megoldások, mivel olcsóbbak és újrahasznosíthatóak.

Yano elmondta, hogy kutatásában egy 1947-es fotó inspirálta a Spruce Goose nevű repülőgépről, amit Howard Hughes, milliárdos amerikai befektető gyártott, és majdnem teljesen fából volt. Annak idején ez volt a világ legnagyobb repülőgépe.

– Úgy gondoltam, ha Howard Hughes-nek sikerült találnia egy módot, hogy fát építsen egy repülőgépbe, miért ne használhatnám én is a fát, hogy egy olyan anyagot készítsek, ami van olyan erős, mint az acél – mondta.
Egy kilogramm cellulóz nanorost tömeggyártási előállítási költsége jelenleg kilenc dollár körül mozog.

Yano szerint 2030-ra ez a költség megfeleződik, ami miatt ez gazdaságilag életképes termék lesz, mivel műanyaggal kombinálják, és ezért versenyképes is lehet a magas szilárdságú acél és alumínium alkatrészekkel, ami jelenleg kilogrammonként két dollárba kerül.

Ipari szakértők szerint a szénszálas anyagok 2025-re tízdolláros kilogrammonkénti árra csökkennek majd.

Elemzők szerint a magas szilárdságú acél és alumínium anyagok az elkövetkezendő néhány évben népszerűbb alternatívák lesznek, főként, ha beleszámítjuk, hogy az alkatrészgyártók felülvizsgálják gyártósoraikat, és olyan módokat találnak ki, amikkel meggyorsíthatják a cellulóz nanorosthoz hasonló új anyagok más autóalkatrészekbe építését.

Anthony Vicari, a bostoni Lux Kutatóintézet alkalmazott alapanyag elemzője szerint ez egy nagy üzlet lehet, ha Yano tervei bizonyítottan helytállók lesznek.

– Azonban most még csak egy nagyon nagy „ha” van előttünk – mondta.