Le auto leggere diventeranno meno sicure? Sicurezza e leggerezza possono essere migliorate insieme

Una delle direzioni di sviluppo dell'industria automobilistica odierna è l'alleggerimento. Il cosiddetto alleggerimento consiste nel ridurre il peso della carrozzeria selezionando materiali diversi e metodi di lavorazione diversi durante il processo di fabbricazione dell'automobile, rendendo la carrozzeria il più leggera possibile.

I materiali leggeri per l'industria automobilistica si dividono in due categorie: metallici e non metallici. I materiali metallici includono principalmente acciaio ad alta resistenza, leghe di alluminio, leghe di magnesio, ecc. I materiali non metallici includono materie plastiche tecniche e materiali compositi. Tra questi, i materiali in lega di alluminio presentano numerosi vantaggi. La sua densità è 1/3 di quella dell'acciaio. Presenta una buona duttilità, resistenza alla corrosione ed è facile da riciclare. Inoltre, ha una buona colabilità e può essere lavorato in diverse forme. È uno dei materiali leggeri più popolari al momento.

L'alleggerimento presenta tre vantaggi principali: risparmio di carburante, riduzione delle emissioni e miglioramento dell'esperienza di guida. I test dimostrano che se il peso di un'auto viene ridotto del 10%, l'efficienza del carburante può essere migliorata del 6%-8%; per ogni 100 kg di riduzione del peso a vuoto dell'auto, il consumo di carburante per 100 chilometri può essere ridotto di 0,3-0,6 litri; se il peso di un'auto viene ridotto dell'1%, il consumo di carburante può essere ridotto dello 0,7%. Per ogni 100 kg di peso in meno del veicolo, le emissioni di CO2 possono essere ridotte di circa 5 g/km. In termini di guida, le prestazioni di accelerazione di un'auto saranno migliori una volta che sarà diventata leggera, e lo spazio di frenata sarà ridotto in caso di collisione grazie alla sua ridotta inerzia.

Il costo dei materiali leggeri come le leghe di alluminio è relativamente elevato, ma è destinato a diminuire gradualmente con la futura espansione e maturità tecnologica. Il problema principale delle leghe di alluminio è la riparazione dopo una collisione. Il corpo in acciaio può deformarsi a causa di un piccolo urto e può essere riportato alla sua forma originale direttamente tramite colpi e urti. Tuttavia, la lega di alluminio ha una formabilità molto scarsa a temperatura ambiente. Colpirlo non farà altro che danneggiare le parti e riscaldarlo non può garantirne la resistenza dopo il raffreddamento. Per questo motivo, dopo una collisione e una deformazione, spesso è necessario sostituire l'intera parte, il che è problematico e costoso.

In teoria, più l'auto è leggera, minore è la sua inerzia. Quando l'auto frena alla stessa velocità iniziale, i freni consumano meno energia, la decelerazione in frenata è più rapida, lo spazio di frenata è più breve e la sicurezza attiva dell'auto sarà migliore. Quando un'auto entra in collisione, l'energia dell'impatto è proporzionale alla sua massa. Pertanto, nelle stesse condizioni, più leggera è l'auto, minore è l'energia d'impatto durante una collisione, minore è la deformazione della struttura della carrozzeria, minore è l'entità dell'intrusione e l'accelerazione dell'impatto sugli occupanti e migliore e più sicura è la protezione dell'auto per gli occupanti.

L'alleggerimento di un'auto può ridurre il peso della vettura stessa mantenendone inalterate le caratteristiche originali di sicurezza di guida, resistenza agli urti e alle collisioni, comfort e altre caratteristiche, senza aumentare il costo della vettura stessa. Alleggerire non significa ridurre la sicurezza e le prestazioni dell'auto. L'ottimizzazione del design e il miglioramento della tecnologia di produzione contribuiscono effettivamente a migliorare la sicurezza, mentre i materiali leggeri utilizzati sono più rigidi e resistenti. Pertanto, in caso di collisione, minore è la deformazione dell'auto, migliore è la protezione degli occupanti.

Grazie al continuo sviluppo della scienza dei materiali e dell'ingegneria meccanica, non è più necessario semplicemente aumentare lo spessore e la quantità di piastre di acciaio per migliorare le prestazioni di sicurezza dei materiali utilizzati nelle automobili. Grazie all'applicazione di nuovi materiali, alla continua ottimizzazione della progettazione strutturale e all'interconnessione di materiali diversi, è possibile mantenere un peso ridotto senza compromettere le prestazioni di sicurezza.

Oggigiorno nei veicoli vengono utilizzate sempre più tecnologie di sicurezza attiva e passiva. Di conseguenza, lo sviluppo dell'automobile è destinato a diventare sempre più sicuro. Sebbene i materiali continuino a essere il fattore principale per la sicurezza, non sono più l'unica garanzia di sicurezza.

Attualmente, la sicurezza attiva delle automobili è supportata da varie configurazioni tecnologiche, come la frenata pre-collisione, la guida assistita tramite radar a ultrasuoni e il cruise control adattivo ACC.

In termini di sicurezza passiva, quando una collisione è inevitabile, la sicurezza di un'auto dovrebbe essere intesa come il modo per ridurre al minimo l'energia della collisione trasferita al conducente.

Il cambiamento di energia non è altro che trasformazione e trasferimento. Pur proteggendo l'integrità della cabina dell'equipaggio e riducendone al minimo la deformazione, il concetto di progettazione corretto è quello di disperdere l'energia dell'impatto in varie aree di assorbimento dell'energia della carrozzeria del veicolo attraverso la struttura di assorbimento dell'energia, consentendo alle diverse parti di assorbire l'energia, scomponendola e assorbendola sotto forma di deformazione e frammentazione, riducendo così il danno fisico causato all'equipaggio dall'energia della collisione. Rispetto all'impiego di materiali multipli, la padronanza e l'applicazione della meccanica strutturale e della scienza dei materiali da parte del produttore sono più critiche.

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