تولید ماده ای انقلابی برای صنعت خودرو؛ کامپوزیت آلومینیومی (AMC)

تا به امروز شرکت های مختلف خودروسازی از 3 ماده برای کاهش هرچه بیشتر وزن وسایل نقلیه تولیدی خود استفاده می کردند. قطعات آهنی با درجه سختی بالا نخستین ماده اند. ماده دوم آهن دارای آلیاژ آلومینیوم است که سبک تر از آهن خالص است. سومین ماده فیبرکربن است که از آهن و آلومینیوم سبک تر اما گران قیمت تر بوده و عموما استفاده محدودی از آن می شود.

حال ماده جدیدی با نام کامپوزیت آلومینیومی (AMC) بر سر زبان ها افتاده است. گفته می شود این ماده جدید که با نام اختصاری  "AMC" خوانده می شود در راستای ایجاد تحول اساسی در آینده صنعت حمل و نقل و به خصوص وسایل نقلیه برقی استفاده خواهد شد.

"AMC" ترکیبی از آلیاژ آلومینیوم با رشته های بلند و یا کوتاه فیبر است. ایده اولیه چندان این ماده مشابه ایده فیبرکربن ساخته شده از پلاستیک است. در واقع فرآیند تولید یکی بوده و تنها بجای رزین پلاستیکی از آلومینیوم استفاده می شود.

این ماده می تواند تا 50 درصد سفت تر و 300 درصد استحکام بیشتری به نسبت فیبرکربن داشته باشد. به علاوه در برابر آسیب های شدید مقاومت تر بوده و تقریبا از نیمی از مشتقات فولادی قدرت بیشتری دارد در حالی که وزن آن کمتر از نصف فولاد است.

این ماده انتقال دهنده خوبی برای هدایت گرما است اما زمانی که داغ شود حرارت بسیار بیشتری به نسبت فولاد و یا آلومینیوم پیدا می کند که هنگام ساخت قطعات با دقت بالا اهمیت زیادی پیدا می کند. "AMC" برای کاهش لرزش و سر و صدای اضافی (NVH) ماده یک انتخاب کاملا مناسب است.

با وجود این که فیبرکربن سبک و مقاوم است اما مناسب استفاده در محل هایی که امکان سایش و اصطکاک وجود دارد نیست.

به همین دلیل فیبرکربن در بخش سیستم تعلیق خودروها استفاده نمی شود زیرا بشدت آسیب پذیر است. همچنین فیبرکربن در برابر حرارت نیز مقاومت بالایی از خود نشان نمی دهد. در نتیجه استفاده از فیبرکربن محدود به قطعات خاصی از خودرو مانند بدنه آن شده است.

حال مهندسان شرکت "Alvant" به پتانسیل عظیم این ماده جدید برای استفاده در موتورهای الکتریکی پی برده اند. این ماده با فرآیند تولید اختصاصی موسوم به (ALPF) تولید می شود. در این فرآیند از مایع تحت فشار که مناسب قطعات فلزی با نقطه ذوب پایین همانند آلیاژ آلومینیومی است استفاده می شود.

در این فرآیند می توان ذرات کاربید سیلیکون را با فلز ذوب شده  مخلوط کرد تا هزینه تولید AMC بشدت کاهش پیدا کند. گران قیمت ترین فرآیند تولید در صورت استفاده از فیبرهای مشتق شده از اکسید آلومینیوم بدست خواهد آمد. در این روش الیاف از قبل آماده می شود و همراه با فلز مذاب به درون قالب تزریق می شوند.

این قطعات را می توان به طور کامل و یا بخش هایی از آن را از AMC ساخت که تحت فشار زیاد دچار خستگی یا از هم گسیخدگی می شوند. هدف از انجام چنین کاری کاهش هزینه و استفاده از این ماده در بخش هایی است که بیشترین نیاز به آن وجود دارد و باقی بخش های قطعه می تواند از یک فلز معمولی ارزان قیمت تهیه شده باشد.

شرکت Alvant به طور تخصصی در حال کار بر روی یکی از قطعات موتورهای الکتریکی یعنی "شار محوری" است که بر روی بخش روتور (آهنربا) قرار می گیرد. این شرکت در همکاری مشترک با شرکت Yasa انگلستان توانسته یک روتور جدید بسازد که 40 درصد به نسبت روتورهای معمول وزن کمتری دارد.

از آنجا که AMC بسیار سخت است. می توان فاصله هوایی بین روتور و استاتور را کاهش داد تا وزن کلی موتور الکتریکی کمتر شود. در نتیجه می توان موتور الکتریکی با وزن مناسب با قابلیت قرار گیری مستقیم درون هر چرخ را تولید کرد. همچنین از این ماده می توان در ساخت باتری های جدید نیز استفاده کرد. AMC همانند یک ماده ضد گلوله برای محافظت از باتری ها کاربرد دارد. در این صورت باتری وزن و ابعاد کمتری نیاز دارد و هزینه ساخت آن نیز کاهش می یابد.

پیش از این در مطالبی به فن آوری های به کار رفته در موتورهای الکتریکی و نحوه ساخت فیبرکربن پرداخته بودیم که می توانید این مطالب را مطالعه کنید.