Первый автомобильный кузов из пластмассы появился больше 80 лет назад, который имел массу преимуществ перед стальным. Вот только эта технология так и не стала массовой, а «пластиковая» машина превратилась в мечту миллионера. Так что же мешает штамповать красивые и долговечные кузова из пластика? Обо всём по порядку.
Почему всё-таки металл
Стандартным материалом для изготовления кузова был и остаётся металл, и, скорее всего, в ближайшем обозримом будущем в этом плане никаких изменений не будет. Причём производители будут использовать всем привычную сталь, а никак не алюминий и прочие лёгкие и продвинутые сплавы. На самом деле, металл для изготовления кузовных панелей стали использовать исключительно из-за его прочности: так была хоть какая-то гарантия, что машина не развалится от нагрузки или от случайного удара. Конечно, это не значит, что никто не пробовал сделать машину из чего-то ещё: основным материалом для изготовления первых автомобилей вообще было дерево. Причины для его выбора были очень простыми: дерево дешёвое и его проще всего обрабатывать. Вот только конструкция оказалась недостаточно прочной, поэтому впоследствии его заменили металлом. Так и повелось, что кузов изготавливают из листовой стали. Это был самый доступный металл, проблем с его получением не было, а цена всегда была минимальной.
Эра пластмасс
На самом деле, пластмасса – это далеко не современное изобретение. Первый полимер получили в лабораторных условиях ещё в 1855 году, а до серийного производства изделий из пластика добрались в начале XIX века. Пластмасса оказалась почти идеальным материалом: она была очень долговечной, имела большую прочность в сочетании с высокой пластичностью, а также хорошо сопротивлялась химическому воздействию. Изделия из пластика хоть и не были вечными, но служили долго, особенно если их создатели тщательно подбирали состав пластмассы и добивались каких-нибудь особых свойств, например, повышенной износостойкости или прочности. В итоге из пластика стали делать всё подряд, даже детали автомобилей, но здесь всё оказалось не так просто.
Пластик в автомобилях
Если речь заходила об изготовлении каких-нибудь ручек в салон, накладок и прочих деталей, которые не подвергаются большим нагрузкам, здесь использовались обычные термопластичные пластики. Их нагревали и придавали им нужную форму, но такие детали не отличались особой прочностью. К примеру, для кузова такая пластмасса не годилась, поэтому для этих целей создали специальные высокопрочные композиты. Фактически композит состоит из полимера и наполнителя, то есть из различных волокон и прочих мелких элементов. Их добавление позволяет менять свойства пластмассы, делать её более прочной и устойчивой к нагрузкам. Одним из самых первых и чрезвычайно полезных композитов стал стеклопластик.
Армированный волокном пластик становится чрезвычайно прочным и может выдерживать большие нагрузки, поэтому из него изготавливают даже летательные аппараты. Нет ничего удивительного, что стеклопластик также нашёл применение в автомобилестроении, из него-то как раз и делают кузова. Сам же процесс изготовления чрезвычайно интересный. Для начала макет кузова изготавливается из какого-нибудь материала, например, вырезается из пенопласта. После этого с готовой масштабной модели делается слепок, а потом этот самый слепок используется в качестве формы для создания стеклопластикового кузова. Поверхность формы покрывается слоями полимерной смолы и стекловолокна, а после того как всё это полимеризуется и застынет, получится композитная кузовная панель. Её аккуратно вынимают из формы, обрабатывают и используют для постройки кузова. Этот процесс довольно сложный и трудоёмкий, но позволяет избежать чрезвычайно тяжёлой работы по формованию металлического листа.
Это старая технология, но она используется и сейчас для создания мелкосерийных суперкаров. Конечно, современные материалы несколько отличаются, да и вместо стекловолокна используют высокотехнологичный карбон (углеродное волокно). Сами по себе материалы чрезвычайно дорогие, кузов из них изготавливается не на конвейере, а исключительно вручную. Деталь за деталью. Итоговое изделие стоит просто баснословных денег, и это стало одной из причин, по которым все массовые автомобили имеют металлические кузова.
Впрочем, если бы дело касалось только стоимости чрезвычайно дорогого карбона, эту проблему наверняка уже давно бы решили, используя какое-нибудь более бюджетное волокно. Как оказалось, не все свойства композитов подходят для массового автомобилестроения. Одно из них – ремонтопригодность. Что делает водитель, когда он случайно въезжает в ствол дерева или в столб и при этом получает на кузове неприятного вида вмятину? Он едет в сервис и за не очень маленькую плату делает всё «как было». Хоть это и недёшево, но гораздо дешевле, чем менять, к примеру, крыло. С композитным кузовом это, к сожалению, не работает. Если к такому кузову приложить нагрузку, он будет деформироваться, поскольку обладает изрядной степенью упругости, но когда нагрузка возрастёт до критической, кузов не выдержит и лопнет. Поскольку кузовная панель состоит из полимеризованной смолы и волокон, её невозможно склеить, заварить или залатать. Неприглядного вида трещина – это приговор всей кузовной панели, то есть её придётся менять. И это будет очень дорого стоить.
Конечно, есть и другие причины, по которым пластиковый (композитный) кузов не нашёл применения в массовых автомобилях. Пластик может выгорать на солнце, особенно если машина целыми днями стоит на открытом месте. Подобный кузов очень чувствителен к некоторым химическим веществам, он легко царапается и теряет внешний вид. Если бы производители всё-таки решились на выпуск своих машин с пластиковыми кузовами, многие водители бы точно перешли на велосипеды и общественный транспорт.