Automobil

A személygépkocsik a családi közlekedés elsődleges eszközévé váltak, a becslések szerint világszerte 1,4 milliárd darab üzemel. Ezek mintegy negyede az Egyesült Államokban található, ahol évente több mint hárombillió mérföldet (közel ötbillió kilométert) tesznek meg. Az elmúlt években az amerikaiaknak több száz különböző modellt kínáltak, amelyeknek mintegy fele külföldi gyártótól származik. A gyártók, hogy kihasználják a saját technológiai fejlesztéseiket, egyre gyakrabban vezetnek be új konstrukciókat. Mivel világszerte évente mintegy 70 millió új járművet gyártanak, a gyártóknak sikerült a piacot számos nagyon kis szegmensre osztaniuk, amelyek ennek ellenére nyereségesek maradnak.

Az új műszaki fejlesztéseket a sikeres verseny kulcsának tekintik. A kutatás-fejlesztési mérnököket és tudósokat valamennyi autógyártó és beszállító alkalmazza a karosszéria, az alváz, a motor, a hajtáslánc, a vezérlőrendszerek, a biztonsági rendszerek és a károsanyag-kibocsátást ellenőrző rendszerek tökéletesítésére.

Ezek a kiemelkedő műszaki fejlesztések nem történnek gazdasági következmények nélkül. A Ward’s Communications Incorporated tanulmánya szerint egy új amerikai autó átlagos költsége (a dollár 2000-es értékét tekintve) 4700 dollárral nőtt 1980 és 2001 között az előírt biztonsági és emisszió-szabályozási teljesítménykövetelmények (például a légzsákok és a katalizátorok beépítése) miatt. A következő években folyamatosan új követelményeket vezettek be. A számítógépes technológia hozzáadása egy másik tényező volt, amely felhajtotta az autóárakat, amelyek 2009 és 2019 között 29 százalékkal emelkedtek. Ez kiegészül az üzemanyag-fogyasztás mérnöki javulásával kapcsolatos fogyasztói költségekkel, amelyeket az üzemanyag-vásárlás csökkenése ellensúlyozhat.

A járművek kialakítása nagymértékben függ a rendeltetésszerű használatuktól. A terepjáró használatra szánt gépjárműveknek tartós, egyszerű rendszereknek kell lenniük, amelyek nagymértékben ellenállnak a súlyos túlterheléseknek és a szélsőséges üzemi körülményeknek. Ezzel szemben a nagy sebességű, korlátozottan járható utakra szánt termékek több utas-kényelmi lehetőséget, nagyobb motorteljesítményt, valamint optimalizált nagy sebességű kezelhetőséget és járműstabilitást igényelnek. A stabilitás elsősorban az első és hátsó kerekek közötti súlyelosztástól, a súlypont magasságától és a jármű aerodinamikai nyomásközpontjához viszonyított helyzetétől, a felfüggesztés jellemzőitől, valamint a meghajtásra használt kerekek kiválasztásától függ. A súlyelosztás elsősorban a motor elhelyezésétől és méretétől függ. Az elöl elhelyezett motorok általános gyakorlata az ilyen elrendezéssel könnyebben elérhető stabilitást használja ki. Az alumínium motorok és az új gyártási eljárások fejlődése azonban lehetővé tette, hogy a motort hátul helyezzék el anélkül, hogy a stabilitás szükségszerűen sérülne.

Karosszéria

A gépjárművek karosszériájának kialakítását gyakran az ajtók száma, az ülések elrendezése és a tetőszerkezet alapján osztályozzák. A személygépkocsik tetejét hagyományosan a karosszéria mindkét oldalán lévő oszlopok támasztják alá. A visszahúzható szövettetővel ellátott kabrió modellek a szélvédő oldalán lévő oszlopra támaszkodnak a felső karosszéria szilárdsága érdekében, mivel a kabrió mechanizmusai és üvegfelületei alapvetően nem szerkezeti jellegűek. Az üvegfelületeket a jobb láthatóság és esztétikai okokból növelték.

Az új gyári szerszámok magas költségei miatt a gyártóknak nem célszerű minden évben teljesen új formatervet gyártaniuk. A teljesen új formaterveket általában három-hat éves ciklusokban programozták, és a ciklus során általában kisebb finomítások jelentek meg. A múltban egy teljesen új formatervezéshez akár négy évnyi tervezésre és új szerszámok beszerzésére is szükség volt. A számítógéppel segített tervezés (CAD), a számítógépes szimulációkkal végzett tesztelés és a számítógéppel segített gyártás (CAM) technikái ma már alkalmasak arra, hogy ezt az időigényt legalább 50 százalékkal csökkentsék. Lásd: szerszámgép: Számítógépes tervezés és számítógépes gyártás (CAD/CAM).

Az autók karosszériáját általában acéllemezből alakítják ki. Az acélt különböző elemekkel ötvözik, hogy javítsák a mélyebb mélyedésekbe való alakíthatóságát anélkül, hogy a gyártóprésekben ráncosodna vagy szakadna. Az acélt az általános elérhetősége, alacsony ára és jó megmunkálhatósága miatt használják. Bizonyos alkalmazásokhoz azonban más anyagokat, például alumíniumot, üvegszálat és szénszál-erősítésű műanyagot is használnak különleges tulajdonságaik miatt. A poliamid, poliészter, polisztirol, polipropilén és etilén műanyagokat a nagyobb szívósság, horpadásállóság és a rideg deformációval szembeni ellenállás érdekében alakították ki. Ezeket az anyagokat karosszériaelemekhez használják. A műanyag alkatrészek szerszámozása általában kevesebbe kerül és kevesebb időt igényel, mint az acél alkatrészeké, ezért a tervezők alacsonyabb költséggel változtathatják meg őket.

A karosszériák korróziós elemektől való védelme, valamint szilárdságuk és megjelenésük megőrzése érdekében speciális alapozási és festési eljárásokat alkalmaznak. A karosszériákat először tisztítófürdőbe mártják, hogy eltávolítsák az olajat és más idegen anyagokat. Ezután egymást követő mártási és permetezési ciklusokon mennek keresztül. A zománc és az akril lakk egyaránt elterjedt. A permetezett festék elektrolitikus leválasztása, egy olyan eljárás, amelynek során a festékpermet elektrosztatikus töltést kap, majd nagyfeszültség vonzza a felülethez, segít biztosítani az egyenletes réteg felhordását és a nehezen hozzáférhető területek lefedését. A szárítási folyamat felgyorsítására a gyárban futószalaggal ellátott kemencéket használnak. A korrózióra hajlamosabb testrészeken horganyzott, védőcink bevonattal ellátott acélt és korrózióálló rozsdamentes acélt használnak.