La difficoltà nel ridurre il peso delle auto risiede nelle strutture del produttore

Negli ultimi anni le case automobilistiche hanno compiuto notevoli progressi nel migliorare il risparmio di carburante, ma l'essenza di questi progressi si è concentrata in gran parte sui miglioramenti dell'efficienza del gruppo propulsore. Le auto di oggi sono addirittura leggermente più pesanti rispetto ai primi anni '80. Questo perché nel decennio precedente gli anni '80 il mercato automobilistico mondiale richiedeva una forte riduzione dei consumi.

In quel periodo, le auto iniziarono a perdere peso gradualmente, nel tentativo di compensare passivamente le carenze delle tecnologie di risparmio di carburante. Tuttavia, le preoccupazioni delle persone moderne in materia di sicurezza hanno spinto i produttori a iniziare a migliorare la qualità di fabbricazione e la capacità di soppressione del rumore delle automobili. Allo stesso tempo, la preferenza dei consumatori per i modelli di grandi dimensioni ha fatto sì che il peso dei normali veicoli per il trasporto familiare si attestasse intorno alle due tonnellate.

Se le case automobilistiche riuscissero a snellire i loro modelli senza sacrificare la resistenza strutturale, la sicurezza o il comfort, otterrebbero risultati migliori nel migliorare l'efficienza dei consumi.

Tuttavia, sono pochi i consumatori che vogliono tornare a guidare automobili rumorose e fragili, per cui la riduzione del peso può essere ottenuta solo a livello molecolare. Nel suo ultimo studio, il Center for Automotive Research, con sede ad Ann Arbor, nel Michigan, ha esaminato i materiali di 44 modelli del 2015 e ha posto una domanda alle case automobilistiche: come reagirebbero se dovessero ridurre il peso di un componente importante del veicolo nel breve termine?

Con l'aiuto di nove case automobilistiche, i ricercatori hanno condotto indagini separate e dettagliate su vari componenti di diversi veicoli di produzione. Sebbene le case automobilistiche abbiano fornito informazioni dettagliate sui componenti e sull'assemblaggio dei loro veicoli, al Center for Automotive Research non è stato consentito di rivelare i modelli specifici coinvolti nella ricerca. I ricercatori hanno affermato soltanto che i modelli da loro selezionati sono estremamente diffusi sulle strade e che le loro vendite complessive rappresentano più della metà di tutte le vendite di automobili negli Stati Uniti.

"Se si vuole davvero ridurre il peso dell'auto, bisogna passare ai materiali compositi su larga scala, in particolare alla fibra di carbonio", ha affermato Jay Baron, a capo del team di ricerca, "anche per i montanti, le travi, le travi longitudinali e altre parti del veicolo".

Baron ha affermato che il messaggio che riceve dalle case automobilistiche è che "è difficile ridurre il peso di un veicolo di oltre il 15% senza ricorrere massicciamente ai materiali compositi".

Le normative di sicurezza della National Highway Traffic Safety Administration e gli standard aziendali più flessibili in materia di risparmio medio di carburante sono considerati fattori importanti per la mancanza di una riduzione su larga scala del peso dei veicoli negli ultimi anni, ma questa mossa è imperativa.

In base alle ultime normative nazionali in materia di risparmio di carburante, entro il 2025 il consumo di carburante dovrà essere aumentato a 54,5 miglia per gallone, pertanto le case automobilistiche dovranno ricorrere alla riduzione del peso della carrozzeria.

Tuttavia, il modo più comune per ridurre il peso è spesso quello di utilizzare plastiche resistenti alle alte temperature e di ridurre le dimensioni del motore per ridurre il peso di quest'ultimo.

Lo studio sopra riportato dimostra che quando la maggior parte delle case automobilistiche ha bisogno di ridurre il peso di un'auto del 5%, solitamente ricorre a una struttura integrata acciaio-alluminio. Ford utilizza già una carrozzeria interamente in alluminio sull'attuale modello F-150 e sta riducendo ulteriormente il peso introducendo plastiche modificate in altre parti. Ma la scarsa durevolezza dell'alluminio ne limita la popolarità.

Il magnesio può essere utilizzato anche in combinazione con gli impianti di produzione di strutture in acciaio già esistenti, ma il 67% della produzione di questo metallo è concentrato in Cina. I potenziali problemi di approvvigionamento di materie prime rendono meno fattibile l'uso su larga scala del metallo da parte delle case automobilistiche di altri Paesi. Oltretutto, questa mossa comporterà anche un notevole aumento dei costi di quest'ultimo.

La fibra di carbonio e materiali compositi simili offrono il massimo valore in termini di riduzione del peso, ma quasi tutte le case automobilistiche concordano sul fatto che siano i più difficili da utilizzare nella produzione su larga scala. L'utilizzo di materiali compositi come materiale principale per la produzione automobilistica potrebbe costringere le case automobilistiche ad abbandonare i loro attuali metodi di produzione, ma la produzione modulare sta diventando sempre più accettata nel settore. Una volta apportati cambiamenti sostanziali, i costi saranno inimmaginabilmente elevati.

Le case automobilistiche concordano generalmente sul fatto che il più grande ostacolo alla riduzione del peso dei veicoli sia l'enorme quantità di denaro già investita per modificare gli standard di produzione dei veicoli. Sulla base di questa considerazione, la tendenza nei prossimi 10 anni potrebbe essere quella di vedere le case automobilistiche introdurre materiali più leggeri in aree chiave come portiere, cofani, montanti anteriori e cornici, ma il materiale principale sarà ancora dominato dall'acciaio.

"I produttori di automobili mi dicono: 'Abbiamo lavorato così duramente per arrivare a un processo di produzione standardizzato, e ora volete che realizziamo le portiere in materiali compositi? Non è standard, quindi state sconvolgendo il processo'", ride Barron.

Vincitore del Qingyun Plan di Toutiao e del Bai+ Plan di Baijiahao, del Baidu Digital Author of the Year 2019, del Baijiahao's Most Popular Author in the Technology Field, del Sogou Technology and Culture Author 2019 e del Baijiahao Quarterly Influential Creator 2021, ha vinto numerosi premi, tra cui il Sohu Best Industry Media Person 2013, il China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, il Guangmang Experience Award 2015, il China New Media Entrepreneurship Competition Finals 2015 e il Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018.