Автомобиль өнеркәсібінің жеңіл көліктерге қарай ығысуы қайта анықталды шын фабрикасы аҚШ Энергетикалық министрлігінің деректеріне сәйкес, көлік құралының салмағын 10% азайтсақ, отын тиімділігі 6-8% артады. Бұл зауыттарға күшті, бірақ салмағы жеңіл материалдарды, мысалы, штамповкалы алюминий мен көміртегі талшықты полимерлерді енгізуге алып келеді.
Қарбыз талшық дөңгелектер салмағы бұрынғы алюминий дөңгелектерге қарағанда 40-50% жеңіл болып келеді. Өндірушілер келесі құрылымдық тұтастықты сақтау үшін қуыс-сабақты құрылымдарды жасау үшін шайыр айналымын қолданады. Базальт талшығы гибридтері сияқты композитті негіздер кеңейтілген нарықтық қабылдау үшін тиімді құнды альтернативалар ретінде пайда болып келеді.
Аспалы массаны азайту – көлік құралының аспалы жүйесінен төменгі масса – басқару, үдету және тежеуді жақсартады. Жеңіл дөңгелектер тежеу арақашықтығын 5-7% дейін қысқартып, бұрылыс тұрақтылығын жақсартуы мүмкін. Электромобильдер үшін инерцияны азайту энергия тиімділігін арттыру арқылы қозғалыс қашықтығын тікелей ұзартады.
| Материал | Салмақ өсуі | Дөңгелек бағасы | Тұрақтылық рейтингі (1-10) |
|---|---|---|---|
| Болат | 0% | $120 | 9 |
| Алюминий қорытпасы | 25% | $300 | 8 |
| Көміртекті талшықтар | 48% | $1,200 | 7.5 |
Болаттың өзі құны тиімді және тұрақты болып табылады, бірақ композиттер салмақты үнемдеуді ұсынады. Алюминий қорытпалары теңдік сақтайды, бірақ дөңгелек зауыттары жоғары өнімділіктегі электромобильдерге аэродинамикалық және әсер ету дәлдігін арттыру мақсатында көбірек көміртегі талшығын қолдануға назар аударуда.
Электр көліктерінде момент бірден беріледі, сондықтан олардың дөңгелектері күшті әсерлерге төтеп беріп, қозғалысты жеңіл ұстап тұруы керек. Қазіргі кезде өндірушілер дөңгелектерді көбірек көміртекті талшықтан жасауға ауысуда. 2025 жылғы бірнеше нарықтық есептерге сәйкес, жаңа электромобильдерге арналған өндіріс орындарының шамамен үштен екі бөлігі қазір дәстүрлі әдістерді пайдаланумен қатар композитті материалдармен жұмыс істейді. Бұл көміртекті дөңгелектер жанжалдық емес салмақты шамамен 38 пайызға қысқартады, бұл алюминийден жасалған дәстүрлі дөңгелектермен салыстырғанда. Бұл маңызды, өйткені жеңіл дөңгелектер рекуперативті тежеу жұмысын жақсартып, көліктердің тоқтау кезінде энергияны тиімді қайта пайдалануына көмектеседі. Сондықтан компаниялар бұл технологиялық өзгерістерге түскен жөн.
Дөңгелек салмағының әрбір 10% азаюы EV көлемін 6-8 шақырымға ұзартады, сонымен қатар композитті негіздерді қолдану тұтынушылардың күтіміне сай келу үшін маңызды болып табылады. Келесі ұрпақ шайыр айналдыру құю әдістерін енгізу арқылы өндіріс уақытын 50% қысқартуға көмектесетін 2033 жылға дейін автомобиль көміртегі дөңгелектер нарығы 1,7 есе өседі деп күтілуде.
2025 жылғы секторлық талдау заводында орнатылған көміртегі дөңгелектері бар сән-сауатты электрлік көліктердің алюминий дөңгелектері бар көліктерге қарағанда 12% өнімділік артық екенін көрсетті. Бір өндіруші көміртегі дөңгелектерінің аэродинамикасын тиімді пайдалану арқылы үдеуді 22% жылдамдатып, шиналардың тозуын 19% азайтты, бұл электрлік көліктерге арналған дөңгелектердің инженериясына қажеттіліктің арттырылуын көрсетеді.
Бүгінгі күні көптеген дөңгелек өндірушілер көміртегі дөңгелектерді жасау үшін шайыр ағызу әдісіне (RTM) ауысты. Бұл әдіс Materials Science Journal журналының соңғы зерттеулеріне сәйкес, ескі қысымды автоклав әдістерімен салыстырғанда 30% кем кеуекті бөлшектер алуға мүмкіндік береді. RTM-дің тартымдылығы неде? Бұл әдіс көміртегі қабаттарына алдын ала пішінделіп қойылған жерге эпоксидті шайырды ағызып, қажетті қысымды әсер еткізу арқылы жұмыс істейді. Нәтижесінде дөңгелектердің салмағы 40-50% жеңіл болып шығады. Сонымен қатар тағы бір артықшылығы бар. Global Wheel Manufacturing Report хабарлауынша, RTM қолданатын компаниялар өндірістен кейін шамамен 60% кем өңдеу жасауды қажет етеді, бұл әрбір өнім бірлігіне шамамен 18,7 доллар энергия шығынын қысқартады. Сондықтан қазіргі кезде көптеген зауыттар осы әдіске ауысудың себебі түсінікті.
AI-негізделген көру жүйелері құйма кезінде әр дөңгелектің 8000 дерек нүктесін талдайды, ақауларды 22%-ға азайтады (Advanced Manufacturing Quarterly 2024). Машиналық оқыту алгоритмдері құю температуралары мен суыту жылдамдықтарын нақты уақытта бейімдейді, материалдық шығынды 15%-ға жақсартады және жылу үйлесімсіздігі анықталған кезде 90 секунд ішінде қайта реттеуге мүмкіндік береді.
Цифрлық егіз технологиясы доңғалақ прототипін дамытудың уақытын 18 аптадан 6,5 аптаға дейін қысқартты. Инженерлер физикалық өндірістен бұрын 200-ден астам жүктеме сценарийі бойынша кернеу сынақтарын модельдеу арқылы виртуалды растау кезінде 92% ықтимал бұзылу нүктелерін анықтайды (Automotive Engineering Today 2024).
Қазіргі заманғы өндіріс бастапқы қаржы салымдарын 35-40% арттырса да, ол өндірістің масштабында әрбір өнімнің құнын 62% төмендетеді. 2025 жылғы өмірлік циклды талдау зауыттардың энергия мен материалдық қалдықтар бойынша жыл сайын 740 000 АҚШ долларын үнемдеу есебінен осындай шығындарды 3,2 жыл ішінде өтеуге болатынын көрсетеді (Тұрақты өндіріс талдауы, 2025).
Бүгінгі күні дөңгелек жасаушылар ауаның кедергісін азайту үшін ыңғайлау үшін есептеу әдістері мен CFD немесе тұрақты жел туннельдерін пайдаланады. Бұл әдіс ескі типті дөңгелектермен салыстырғанда жел кедергісін 15-20% азайтуға көмектеседі. Сонымен қатар, бұл технология инженерлердің салмақты 7% жеңілдетіп, конструкциялық бүтіндікті сақтауына мүмкіндік береді. Электр көліктері үшін кедергінің төмен көрсеткіштері заряд арасындағы батареяның жұмыс істеу уақытына тікелей әсер ететіні соншалық. Біз Tesla, BMW және Mercedes сияқты тиімділікті арттыруға, бірақ өнімділікті төмендетпейтін брендтердің жоғары дәрежелі көліктерінде жақсартылған жобалар кездесетінін байқап отырмыз.
Дөңгелектердің ауамен әрекеттесу тәсілі көліктердің қазіргі жолда пайдаланатын энергиясының 20-дан 30 пайызын құрайтын домалау кедергісіне әсер етеді. Ағыны жақсы өңделген және саңылаулары аз дөңгелектер ауаның көпмәнді айналуын азайтып, дәстүрлі қозғалтқыштар үшін отын шығынын 4-6 пайызбен жақсартады, ал электр көліктеріне әрбір зарядтау циклына 12-ден 15 мильге дейін қосымша қуат береді. Өткен жылы жарияланған зерттеу дөңгелек пішіндерін өндірушілердің дәл қажетті түрде өзгерткен кезде, доңғалақтардың деформациясы азаяды және жалпы жылу шығарылады, яғни энергия одан әрі сақталады. Көлік өндірушілер бұл нәтижелерді өз өндіріс жолдарына енгізе бастады, сыртқы түр мен функционалдылықты ұштастырып, заманауи көліктерден күтетінімізді өзгертіп, автомобиль саласындағы тиімділікке жаңа стандарттар белгілеп жатыр.
Әлемдегі дөңгелек өндіріс саласы 2025 және 2032 жылдар арасында жылына шамамен 6,4% құрайтын өсумен байланысты маңызды кеңейуге дайындалып тұрғандай көрінеді. Бұл өсу тенденциясы түсінікті, өйткені электрлік және дәстүрлі әрі автомобиль жасаушылар жеңіл материалдарды іздеуде. Алдағы уақытта сарапшылар көміртегі талшықты дөңгелектер нарығы 2028 жылы шамамен 600 миллион долларға жетуі мүмкін деп болжамдап отыр. Неліктен? Әсіресе үкіметтер шығарынды ережелерді қатаңдатып, ал автомобиль компаниялары өз көліктерін тиімдірек етуге тырысып жатыр. Өткен жылы жарияланған кейбір зерттеулерге сәйкес, көпшілік автокөлік өндірушілері қазіргі кезде көліктің салмағын азайту үшін материалдарды жақсарту бойынша жобаларға өз даму қаржыларының екі үштен астам бөлігін жұмсауда.
Бүгінгі таңда көптеген өндірушілер көміртегі талшығын қалдықтарын қайта өңдеу үшін тұйық циклді технологияларды қолдана бастады. Кейбір компаниялар өз қалдықтарының шамамен 90 пайызын өндіріске қайта енгізе алады, яғни 2020 жылмен салыстырғанда полигонаға шамамен 40 пайыз кем материал түседі. Шайыр пайдалану тұрғысынан соңғы кезде бизнес субъектілерінің үштен бір бөлігі биологиялық негізде жасалған түрлеріне көшті. Бұл өзгеріс өнімнің сапасын сақтамай-ақ ұшқыш органикалық қосылыстардың шығарындыларын 50-60 пайызға дейін азайтуға көмектеседі. 2024 жылы шыққан өнеркәсіптік есеп беру деректері бұл сандарды растайды, онда өндірістік процестерді жасыл технологияларға ауыстыру әрбір өнімнің көміртегі ізін жеткізу тізбегі бойынша шамамен 22 пайызға азайтатыны көрсетілген.
Жеңіл материалдар маңызды, себебі олар көлік салмағын азайтады, отын шығынын жақсартады, басқаруды жақсартады және энергияны пайдалану тиімділігін арттырады, әсіресе электр көліктері үшін.
Көміртегі талшықтарынан жасалған дөңгелектер біршама жеңілірек, бұл көлік құралының үдеуі, тежеуі, бұрылу тұрақтылығы мен энергия тиімділігі тұрғысында жұмыс істеуін жақсартады.
Электр көліктерінде тіркелмеген салмақты азайту басқаруды жақсартады, тежеу тиімділігін арттырады, қозғалыс қашықтығын ұзартады және тежеу энергиясын қайта қолдану мүмкіндіктерін арттырады.
Кең таралған материалдарға болат, алюминий қорытпалары және көміртегі талшығы жатады. Болат берік және құндық тұрғыдан тиімді, ал көміртегі талшығы салмақты азайту мен жұмыс көрсеткіштерін арттыру бойынша үстемдік береді.
EN
