Selon un rapport de recherche récent, le marché mondial des matériaux légers pour l'automobile devrait connaître une croissance annuelle composée (CAGR) de 7,3 % de 2023 à 2029. On estime qu'il atteindra plus de 1331,41 milliards de dollars d'ici 2029, contre 74,79 milliards de dollars en 2022. Les matériaux légers jouent un rôle crucial en offrant un potentiel d'amélioration de l'efficacité énergétique, des performances accrues et des émissions réduites dans l'industrie automobile. On prévoit que les matériaux et composants automobiles plus légers et plus efficaces révolutionneront l'industrie dans les années à venir.
5 types de matériaux légers pour les applications automobiles
En explorant les différents types de matériaux légers utilisés dans le secteur automobile et leurs applications, nous pouvons mettre en évidence leurs contributions significatives à la réalisation des objectifs de réduction du poids et de l'efficacité globale des véhicules.
1. Acier à haute résistance
L'acier à haute résistance est obtenu en ajoutant une petite quantité d'éléments d'alliage à l'acier au carbone ordinaire. Plus l'acier est résistant, meilleur est l'effet de réduction du poids. Bien que le coût de production de cet acier soit similaire à celui de l'acier au carbone ordinaire, l'effet de renforcement des éléments d'alliage augmente considérablement sa résistance à la traction par rapport à l'acier ordinaire. Actuellement, l'acier à haute résistance est principalement utilisé dans les composants de sécurité, le châssis et les structures de carrosserie automobiles.
2. Alliage d'aluminium
L'aluminium est le principal concurrent de l'acier dans l'application de la carrosserie automobile. L'avantage majeur de l'alliage d'aluminium par rapport à l'acier réside dans sa capacité supérieure de formage par extrusion, permettant une réduction de poids d'environ 50 % lors du remplacement des panneaux de carrosserie en acier par des panneaux en alliage d'aluminium. Actuellement, de nombreux fabricants automobiles démontrent l'application potentielle de l'alliage d'aluminium dans l'allègement automobile grâce au développement de voitures concept à base d'aluminium. Dans l'industrie automobile, environ 80 % de l'alliage d'aluminium est utilisé pour les pièces moulées, principalement dans des domaines tels que les moteurs, les roues et autres pièces.
3. Alliage de magnésium
Le magnésium est plus léger que l'aluminium, avec une densité de seulement 2/3 de celle de l'aluminium. Les matériaux en alliage de magnésium utilisés dans les automobiles sont principalement des alliages de magnésium moulés, représentant plus de 90 % du magnésium utilisé dans les automobiles. Bien que la proportion d'alliages de magnésium dans les matériaux automobiles actuels soit inférieure à 1 %, l'application d'alliages de magnésium attire l'attention des principaux fabricants automobiles du monde entier, poussés par les efforts d'allègement. En prenant les États-Unis comme exemple, la quantité d'alliage de magnésium utilisée dans certains modèles de véhicules varie de 5,8 à 26,3 kg par véhicule. En Europe, la quantité d'alliage de magnésium utilisée est la deuxième plus élevée après l'Amérique du Nord, avec certains modèles de véhicules utilisant de 9,3 à 20,3 kg d'alliage de magnésium par véhicule.
L'immagine mostra la Lamborghini Gallardo LP 570-4 SuperLeggera, che utilizza ampiamente materiali in fibra di carbonio nella sua carrozzeria e nell'interno. È la più leggera tra i modelli disponibili di Lamborghini.
4. Fibra di Carbonio
La fibra di carbonio è un materiale composito fibroso con un contenuto di carbonio superiore al 90%. Possiede le caratteristiche intrinseche dei materiali carboniosi pur presentando la morbidezza e la lavorabilità delle fibre tessili. È una nuova generazione di fibra di rinforzo. Ha una resistenza superiore all'acciaio e una densità inferiore al titanio, rendendola eccellente in termini di proprietà elettriche, termiche e meccaniche. I compositi rinforzati con fibra di carbonio hanno resistenza e rigidità sufficienti, rendendoli i materiali più leggeri per la fabbricazione dei principali componenti strutturali delle automobili, come carrozzerie e telai. Si stima che l'applicazione di materiali compositi in fibra di carbonio possa ridurre il peso delle carrozzerie e dei telai automobilistici del 40% al 60%.
5. Plastiques modifiés
Attraverso metodi come il riempimento, la miscelazione e il rinforzo per migliorare la resistenza al fuoco, la resistenza, la resistenza agli urti, la tenacità e altre proprietà, basate su plastiche generali e plastiche tecniche, abbiamo ottenuto plastiche modificate. Attualmente, sono utilizzate principalmente nelle parti di finitura esterna, nelle parti di finitura interna e nei componenti funzionali e strutturali nell'industria automobilistica. Le principali varietà di plastiche sono presentate nel diagramma seguente:
In sintesi: il confronto dei materiali leggeri
In termini di riduzione del peso, i materiali attualmente utilizzati per l'alleggerimento automobilistico mostrano una tendenza crescente in termini di efficienza: acciaio ad alta resistenza, lega di alluminio, lega di magnesio e fibra di carbonio. Tuttavia, dal punto di vista dei costi, questi materiali presentano una tendenza crescente in termini di costo: acciaio ad alta resistenza, lega di alluminio, lega di magnesio e fibra di carbonio.
Il confronto di diversi materiali leggeri per applicazioni automobilistiche.
Naturalmente, ci sono molti modi per passare a componenti e prodotti automobilistici più leggeri. La buona notizia è che RPWORLD può offrire servizi di prototipazione rapida e produzione a basso volume, insieme a competenze interne e vari materiali. Presso RPWORLD, hai una vasta gamma di risorse per aiutarti a ridurre il peso dei componenti automobilistici.
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