Top-Materialien, die in Autos verwendet werden

Wir Autobesitzer fahren unsere Autos jeden Tag und die meisten wissen um die wichtigen Autoteile, wie den Motor, das Getriebe und das Kühlsystem. Aber nur wenige von uns nehmen sich jemals Zeit, um über die Rohstoffe nachzudenken, die in die Herstellung eines Autos einfließen. Während die Frage „Woraus bestehen Autos?“ naiv klingen mag, ist die Antwort sowohl praktisch als auch interessant. Es gibt viel zu lernen über die gängigen Materialien, die zur Herstellung der Hauptkarosserien sowie verschiedener Teile von Automobilen verwendet werden. Das Branchenkenntnisse würde ein besseres Verständnis der Vor- und Nachteile von Autos aus verschiedenen Materialien und eine Wertschätzung dessen ermöglichen, woraus Ihr Auto besteht.

Woraus Autokarosserien bestehen

Auf die Frage „Woraus bestehen Autos?“, könnten viele Leute antworten „hauptsächlich Metall“. Das ist zwar wahr, aber es ist komplizierter und faszinierender als das. Bei der Herstellung von Automobilen wird eine Vielzahl von Metallen verwendet, darunter Stahl, Aluminium, Kupfer, Stahl, Eisen, Blei sowie andere Materialien wie Kunststoff, Glas, Gummi und sogar Erdölprodukte.

Diese Materialien werden verwendet, um alles zu schaffen, von der Hauptkarosserie eines Autos über wichtige Teile wie den Motorblock oder die Getriebegetriebe bis hin zu kleinen Dingen wie dem Armaturenbrett. Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften und eignen sich am besten für die Herstellung verschiedener Komponenten oder eines Autos mit unterschiedlichen Hauptverkaufsargumenten.

Neben ihren Eigenschaften, wie Gewicht und Haltbarkeit, müssen Automobilhersteller viele Dinge berücksichtigen, um zu entscheiden, welche Komponente aus welchem Material hergestellt werden soll, wie z.B. Verfügbarkeit und Herstellungskosten eines bestimmten Materials. Zum Beispiel sind einige relativ reichlich vorhanden und billig zu erhalten oder billig zu bilden, während andere selten sind oder energieaufwendig und teuer in der Herstellung sind. Ziel ist es, die richtige Materialkombination für die sichersten, kraftstoffeffizientesten, langlebigsten und ästhetisch ansprechendsten Fahrzeuge zu finden.

So einfach der Name eines Materials wie Glas auch vermuten lässt, die in der Automobilproduktion verwendeten Materialien haben sich im Laufe der Zeit dank der Fortschritte in den Automobilherstellungstechnologien stark weiterentwickelt. Sie sind immer robuster, sicherer, langlebiger und billiger in der Herstellung geworden, und sie werden auf immer innovativere Weise eingesetzt.

Im Folgenden sind die gebräuchlichsten Materialien aufgeführt, die in der Automobilherstellung für die größten Komponenten oder Strukturen eines Autos verwendet werden. Wir beginnen mit den Materialien, die zur Herstellung der Karosserie eines Autos verwendet werden, und dann mit anderen Materialien, die für die Herstellung anderer wichtiger Teile verwendet werden.

Stahl

Stahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, die weniger als 2% Kohlenstoff und 1% Mangan sowie geringe Mengen Schwefel, Phosphor, Silizium und Sauerstoff enthält. In den letzten 100 Jahren war Stahl bei weitem das gebräuchlichste Material, das zur Herstellung der Karosserie des typischen Autos verwendet wurde. Dies ist dank ihrer Schwerlasteigenschaft, außerdem sind sie leicht mit Werkzeugen wie Stanzpressen zu formen, was bedeutet, dass sie relativ kostengünstig sind.

Aus diesem Grund haben die meisten in Serie produzierten Verbraucherfahrzeuge Karosserien und Fahrgestelle aus Stahl, wobei das zweithäufigste Material Aluminium ist. Beide sind stark, aber Stahl ist billiger als Aluminium und wird daher für erschwingliche Autos verwendet, die für den Verbrauchergebrauch bestimmt sind. Praktisch jedes Auto auf der Straße besteht hauptsächlich aus Stahl.

Neben den Karosserien und Fahrgestellen eines Automobils wird Stahl auch häufig bei der Herstellung von Rädern, Motoren, Elektromotoren, Aufhängungskomponenten und Abgasteilen verwendet. Neben dem Einsatz in der Automobilindustrie hat Stahl auch eine breite Anwendung im Maschinenbau und im Bauwesen. Es wird in allem verwendet, von Schiffen über Gebäude bis hin zu Konsumgütern wie Haushaltsgeräten und Industrieprodukten wie Gesundheitsgeräten und chirurgischen Werkzeugen. Stahl kann als einer der vielseitigsten und wichtigsten Werkstoffe der Welt bezeichnet werden.

Aluminium

Aluminium ist ein Element, und es ist stärker als Stahl, während es leichter ist. Ein weiterer großer Vorteil gegenüber Stahl ist, dass Aluminium nicht rostet und daher sowohl für Luxusfahrzeuge als auch für Performance-Modelle verwendet wird. Dies liegt daran, dass seine leichten Eigenschaften ein leichteres Auto bedeuten, was zu einem besseren Kraftstoffverbrauch und reduzierten Emissionen führt. Diese immensen Vorteile machen Aluminium zu einem schnell wachsenden Rivalen von Stahl im Bereich der Automobilherstellung.

Damals wurde Aluminium nur in exotischen Autos verwendet. In den letzten zehn Jahren hat Aluminium jedoch als ideales Material für die Herstellung der Karosserie eines Automobils erheblich an Popularität gewonnen. Außerdem haben heute viele Massenautos Aluminiumhauben, Türen und Kofferraumdeckel. Aluminium ist auch häufiger verwendet als Motorblockmaterial und ersetzt in vielen Mainstream-Modellen das herkömmliche Material Gusseisen.

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Titan

Sie denken vielleicht nicht an Titan, wenn es um Automaterialien geht, da Titan und seine Legierungen teuer sind, da neuere und billigere Methoden des Bergbaus fehlen. Aus diesem Grund verzichten die meisten Automobilhersteller heute immer noch darauf, es in ihrem Herstellungsprozess zu verwenden, und wenn sie es tun, wird das Material hauptsächlich in Verbrennungsmotorkomponenten wie Ventilen, Ventilfedern, Halterungen und Pleuelstangen verwendet. Dies liegt daran, dass Titan stark ist, eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen hohe Hitze, Korrosion und Oxidation sowie eine geringe Dichte und einen niedrigen Modul aufweist.

Trotz ihres hohen Preises ist die Anwendung dieses Metalls in der Automobilindustrie dank seiner vielen Vorteile verständlich.

Neben Motorteilen gilt Titan aufgrund seiner Festigkeit, seines Gewichts und seiner Korrosionsschutzeigenschaften auch als hervorragendes Material für Karosserierahmen von Autos. Sein geringes Gewicht bedeutet eine erhebliche Verbesserung der Leistung und Kraftstoffeffizienz eines Autos.

Einige Autohersteller haben begonnen, Titan in wichtigen metallischen Teilen anstelle des traditionell verwendeten Stahls und Aluminiums zu verwenden. In Bezug auf Titankarosserien und Chassis ist der Zweck hauptsächlich ästhetisch. Der von Icona, einem in Shanghai ansässigen Designbüro mit italienischen Wurzeln, entwickelte Vulcano Titanium war das weltweit erste Supersportwagenkonzept mit einer einzigartigen Titan- und Kohlefaserkarosserie. Sie können es jedoch nur für 2,78 Millionen US-Dollar haben.

Magnesium

Ein weiteres häufiges Metall, das zur Herstellung der Karosserie, der Struktur und einiger Motorteile in Autos verwendet wird, ist seit 1930 Magnesium. Im Vergleich zu den beiden gebräuchlichsten Materialien für Karosserie und Chassis ist Magnesium 75% leichter als Stahl und 33% leichter als Aluminium. Es ist auch sehr stark für sein Gewicht. Es wird jedoch nur in kleinen Bereichen eingesetzt, um die Gewichtsverteilung eines Fahrzeugs auszugleichen.

Fiberglas

Während viele Leute denken, dass Glas und Fiberglas gleich sind, sind sie unterschiedlich. Fiberglas besteht hauptsächlich aus Luft und der Rest sind dünne Glasstränge, die eingeschmolzen wurden, daher der „Faser“ -Teil in seinem Namen. Es handelt sich streng genommen nicht um Glas, sondern im Wesentlichen um Kunststoff, der durch Glasstränge verstärkt ist. Glas ist fester und schwerer, während Fiberglas Glas ist, das mit viel Luft in kleinen Blättern zusammengewebt ist, so dass Fiberglas viel leichter ist.

Fiberglas unterscheidet sich auch von Kohlefaser. Während Glasfaser aus winzigen Glassträngen besteht, besteht Kohlefaser aus winzigen Strängen von Kohlenstoffatomen. Beide können dann mit einem Epoxidharz kombiniert und in Formen gegossen werden, um ein härteres Endprodukt jeder gewählten Form zu erzeugen.

In der Automobilproduktion wird Fiberglas häufig in Dächern, Türen, Rädern, vorderen Stoßfängern und Gehäusen sowie in der Karosserie vieler Modelle verwendet. Dies sind Bereiche, in denen Stahl leicht korrodieren kann und in denen Glasfaser Stahl dank seiner nicht korrosiven Eigenschaft effektiv ersetzen kann. Fiberglas wird in diesen Teilen verwendet, da es feuerfest ist, wodurch Fahrer und Passagiere im Falle von Unfällen sicher aus dem Auto aussteigen können.

Plastik

Dies mag für viele überraschend klingen, aber Kunststoffe sind aufgrund des ständigen Bestrebens, die Kraftstoffeffizienz zu maximieren, zu einem immer häufigeren Material in der modernen Automobilherstellung geworden. Viele Modelle kommen mit einer Karosserie, die vollständig aus Kunststoff besteht, wie der Chrysler CCV. Ziel ist es, einen optimalen Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Kunststoff ist auch einfach und billig herzustellen, und es kostet nicht viel, Kunststoffkarosserieteile zu reparieren. Dieses Material ist auch leicht recycelbar, wenn das Auto das Ende seiner Lebensdauer erreicht.

Der Begriff Kunststoffe bezieht sich eigentlich auf eine Vielzahl von synthetischen oder halbsynthetischen Materialien, die aus verschiedenen natürlichen Ressourcen mit unterschiedlichen Herstellungsverfahren hergestellt werden, und ihre Anwendungen sind ebenfalls enorm und ständig erweiternd. Kunststoffe, die bei der Herstellung von Autos verwendet werden, werden typischerweise aus Kohle, Rohöl, Erdgas, Salz und Zellulose hergestellt.

Fast alle weichen und harten Zierteile in den meisten Massenautos, die heute auf der Straße unterwegs sind, sind aus Kunststoff gefertigt. Kunststoffe der einen oder anderen Art werden auch häufig verwendet, um die Kraftstofftanks und insbesondere den Innenraum oder die Kabine eines durchschnittlichen Autos herzustellen, einschließlich des Armaturenbretts, der Infotainment-Displays, der Konsolen, der Sitzpolsterung, der Armlehnen und vielem mehr. Sogar die Ledersitzflächen sind in der Regel mit einem dünnen Kunststofffilm beschichtet, um die Haltbarkeit zu erhöhen. Darüber hinaus sind dank technologischer Fortschritte, die vielseitigere und anspruchsvollere Kunststoffarten mit überlegenen Eigenschaften ermöglichen, viele Teile, die zuvor aus Metall hergestellt worden wären, Mittlerweile aus Kunststoff in vielen Fahrzeugen, darunter verschiedene Motoren und Antriebskomponenten.

Andere Materialien, die in der Automobilherstellung verwendet werden

Metalle

Dank seiner außergewöhnlichen Fähigkeit, Elektrizität zu leiten, wird Kupfer häufig in der Automobilherstellung und vor allem in Elektromotoren und elektrischen Leitungen verwendet. Neben Automobilanwendungen ist dieses glänzende, rötliche Element in der Tat das am dritthäufigsten verwendete Metall für industrielle Anwendungen und eines der am häufigsten verwendeten Metalle in Konsumgütern. Es gibt es seit Zehntausenden von Jahren und ist eines der ersten Metalle, denen unsere Vorfahren begegnet sind und an denen sie gearbeitet haben, um eine Vielzahl von Werkzeugen zu schaffen, die für das Überleben notwendig sind.

Andere Metalle, die häufig bei der Herstellung von Autos verwendet werden, ist Blei, das hauptsächlich in Blei-Säure-Batterien verwendet wird. Andere umfassen Palladium, Platin und Rhodium – Sie haben vielleicht noch nicht von ihnen gehört, da es sich um seltene und teure Metalle handelt, die hauptsächlich in Katalysatoren verwendet werden, einem Abgasreinigungsgerät, das giftige Gase und Schadstoffe im Abgas reduziert.

Kohlefaser

Der Vorteil von Kohlefaser als Material für Autoteile ist, dass es sehr leicht und sehr stark für sein Gewicht ist. Es ist sehr steif, mit einer extrem stabilen Struktur. Dies bedeutet, dass Kohlefaser-Autoteile ziemlich viele physische Auswirkungen absorbieren können, und wenn sie an den richtigen Stellen verwendet werden, machen Kohlefaserteile ein Auto sicherer.

Kohlefaser wird häufig verwendet, um Teile herzustellen, die zur Aerodynamik eines Fahrzeugs beitragen, einschließlich Stoßfänger, Spoiler vor den Reifen, um Turbulenzen zu reduzieren, Kühlergrill- und Faszienöffnungen und mehr. Bei Autos wird es oft mit Kunststoffen (Bildung eines Verbundwerkstoffs) zur Verstärkung oder mit Keramik kombiniert, um Bremsscheiben herzustellen.

Kohlefaserteile sind stark, wiegen aber deutlich weniger als solche aus Stahl oder Blech. Das geringe Gewicht dieses Materials bedeutet, dass es die Aerodynamik, die Kraftstoffeffizienz und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessern kann. Geschwindigkeit sowie Reduzierung des Luftwiderstands ohne zusätzliches Gewicht. Der Nachteil ist, dass es teuer ist, so dass es heute hauptsächlich in High-End-Sport- und Rennwagen verwendet wird.

Gummi

Gummi muss auf der Liste stehen, da sie zur Herstellung von Reifen verwendet werden. Interessanterweise scheint Gummi zwar kein sehr cooles, anspruchsvolles Material zu sein, aber über 200 „Zutaten“ werden kombiniert, um einen Reifen herzustellen, der die Sicherheit, Kraftstoffeffizienz und Leistung eines Fahrzeugs verbessern kann und gleichzeitig umweltfreundlich ist.

Die Profilschichten bestehen aus Naturkautschuk, während synthetischer Kautschuk verwendet wird, um die Lauffläche zu stärken und für zusätzlichen Verschleiß zu sorgen. Was einem Reifen einen Kern verleiht, oder mit anderen Worten, eine stabile Form und Steifigkeit schafft, sind Metall- und Textilverstärkungskabel.

Viele weitere „Zutaten“ sind beteiligt, zum Beispiel fließen Ruß und Kieselsäure in die Herstellung von Reifen für zusätzliche Haltbarkeit. Andere chemische Mittel werden typischerweise kombiniert, um einzigartige Eigenschaften wie bessere Traktion oder geringeren Rollwiderstand hinzuzufügen.

Ein Problem mit Gummireifen ist, dass sie, selbst wenn sie nur dort im Lager sitzen, immer noch altern und sich verschlechtern. Direkte UV-Einwirkung baut die Öle und Chemikalien im Reifen ab, die den Gummi flexibel und langlebig halten und so den Alterungsprozess beschleunigen. Um den Alterungsprozess bis zu einem gewissen Grad zu verlangsamen, werden ozonante chemische Verbindungen in den Kautschuk eingearbeitet. Sie sind eine Art von Additiven für Kunststoff und Gummi, die Risse auf Kunststoff- und Gummimaterialien verhindern, die durch die winzige Menge Ozon in der Luft verursacht werden, daher kommt ihr Name von „Anti“ und „Ozonant“. Diese Reifen sind oft für eine höhere Laufleistung ausgelegt.

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Glas

Nur ein Blick auf ein Auto und Sie können sagen, dass Glas eine wichtige Komponente ist, da Sie in der Lage sein müssen, Ihre Umgebung klar zu sehen, um sicher zu fahren. Windschutzscheiben, Seitenscheiben, Heckscheibe, Innenspiegel und Rückspiegel verwenden alle Glas.

Glas wird gebildet, indem zuerst eine Mischung aus trockenen Materialien wie Kieselsäure auf einen viskosen Zustand erhitzt und dann schnell abgekühlt wird, um zu verhindern, dass die geschmolzene Mischung eine regelmäßige kristalline Struktur bildet. Durch den schnellen Abkühlprozess sind die Atome in einem ungeordneten Zustand zwischen einer Flüssigkeit und einem Feststoff mit einer Kristallanordnung eingeschlossen. Es ist fest, aber weder ein Feststoff noch eine Flüssigkeit, so dass Sie direkt hindurchsehen können.