Automobil

Autoturismele au devenit principalul mijloc de transport al familiilor, cu un număr estimat de 1,4 miliarde în funcțiune în întreaga lume. Aproximativ un sfert dintre acestea se află în Statele Unite, unde în fiecare an sunt parcurse mai mult de trei trilioane de mile (aproape cinci trilioane de kilometri). În ultimii ani, americanii au avut la dispoziție sute de modele diferite, dintre care aproximativ jumătate de la producători străini. Pentru a profita de progresele tehnologice pe care le dețin, producătorii introduc tot mai des modele noi. Cu aproximativ 70 de milioane de unități noi construite în fiecare an la nivel mondial, producătorii au reușit să împartă piața în multe segmente foarte mici care, cu toate acestea, rămân profitabile.

Se recunoaște că noile evoluții tehnice sunt cheia unei concurențe de succes. Inginerii și oamenii de știință din domeniul cercetării și dezvoltării au fost angajați de toți producătorii și furnizorii de automobile pentru a îmbunătăți caroseria, șasiul, motorul, trenul de rulare, sistemele de control, sistemele de siguranță și sistemele de control al emisiilor.

Aceste progrese tehnice remarcabile nu se fac fără consecințe economice. Potrivit unui studiu realizat de Ward’s Communications Incorporated, costul mediu pentru o mașină nouă americană a crescut cu 4.700 de dolari (în ceea ce privește valoarea dolarului în anul 2000) între 1980 și 2001, din cauza cerințelor obligatorii de siguranță și a performanțelor de control al emisiilor (cum ar fi adăugarea airbagurilor și a convertoarelor catalitice). Noi cerințe au continuat să fie puse în aplicare în anii următori. Adăugarea tehnologiei informatice a fost un alt factor care a determinat creșterea prețurilor automobilelor, care au crescut cu 29% între 2009 și 2019. Acest lucru se adaugă la costurile de consum asociate cu îmbunătățirile inginerești în ceea ce privește economia de combustibil, care pot fi compensate prin reducerea achizițiilor de combustibil.

Proiectarea vehiculelor depinde în mare măsură de utilizarea preconizată a acestora. Automobilele destinate utilizării off-road trebuie să fie sisteme durabile, simple, cu o rezistență ridicată la suprasarcini severe și la condiții extreme de funcționare. În schimb, produsele destinate sistemelor rutiere de mare viteză și cu acces limitat necesită mai multe opțiuni de confort pentru pasageri, performanțe sporite ale motorului și o manevrabilitate optimizată la mare viteză și stabilitate a vehiculului. Stabilitatea depinde în principal de distribuția greutății între roțile din față și cele din spate, de înălțimea centrului de greutate și de poziția acestuia în raport cu centrul aerodinamic de presiune al vehiculului, de caracteristicile suspensiei și de alegerea roților utilizate pentru propulsie. Distribuția greutății depinde în principal de amplasarea și dimensiunea motorului. Practica obișnuită a motoarelor montate în față exploatează stabilitatea care este mai ușor de obținut cu această dispunere. Cu toate acestea, dezvoltarea motoarelor din aluminiu și a noilor procese de fabricație a făcut posibilă amplasarea motorului în partea din spate, fără a compromite neapărat stabilitatea.

Caroserie

Proiectele de caroserie ale automobilelor sunt frecvent clasificate în funcție de numărul de uși, de dispunerea scaunelor și de structura acoperișului. Acoperișurile automobilelor sunt susținute în mod convențional de stâlpi pe fiecare parte a caroseriei. Modelele decapotabile cu acoperișuri retractabile din material textil se bazează pe stâlpul de pe partea laterală a parbrizului pentru rezistența părții superioare a caroseriei, deoarece mecanismele decapotabile și zonele de sticlă sunt în esență nestructurale. Suprafețele vitrate au fost mărite pentru îmbunătățirea vizibilității și din motive estetice.

Costul ridicat al noilor scule de uzină face ca producătorii să nu fie practic să producă modele complet noi în fiecare an. Modelele complet noi au fost programate, de obicei, pe cicluri de trei până la șase ani, cu îmbunătățiri în general minore care apar pe parcursul ciclului. În trecut, erau necesari până la patru ani de planificare și de achiziționare de noi scule pentru un design complet nou. Proiectarea asistată de calculator (CAD), testarea prin utilizarea simulărilor pe calculator și tehnicile de fabricație asistată de calculator (CAM) pot fi utilizate în prezent pentru a reduce acest necesar de timp cu 50 % sau mai mult. A se vedea mașină-unelte: Proiectare asistată de calculator și fabricație asistată de calculator (CAD/CAM).

Corpurile automobilelor sunt în general formate din tablă de oțel. Oțelul este aliat cu diverse elemente pentru a-i îmbunătăți capacitatea de a fi format în adâncituri mai adânci fără a se încreți sau rupe în presele de fabricație. Oțelul este utilizat datorită disponibilității sale generale, a costului redus și a bunei prelucrări. Cu toate acestea, pentru anumite aplicații, se folosesc alte materiale, cum ar fi aluminiul, fibra de sticlă și plasticul armat cu fibră de carbon, datorită proprietăților lor speciale. Poliamida, poliesterul, polistirenul, polipropilena și materialele plastice din etilenă au fost formulate pentru o mai mare tenacitate, rezistență la lovituri și rezistență la deformare fragilă. Aceste materiale sunt utilizate pentru panourile de caroserie. Utilajele pentru componentele din plastic costă, în general, mai puțin și necesită mai puțin timp pentru a fi dezvoltate decât cele pentru componentele din oțel și, prin urmare, pot fi modificate de către proiectanți la un cost mai mic.

Pentru a proteja caroseriile de elementele corozive și pentru a le menține rezistența și aspectul, se folosesc procese speciale de amorsare și vopsire. Corpurile sunt mai întâi scufundate în băi de curățare pentru a îndepărta uleiul și alte corpuri străine. Ele trec apoi printr-o succesiune de cicluri de imersie și pulverizare. Se utilizează în mod obișnuit atât smalțul, cât și lacul acrilic. Electrodepunerea vopselei pulverizate, un proces prin care vopseaua pulverizată primește o încărcătură electrostatică și apoi este atrasă de suprafață de un voltaj ridicat, ajută la asigurarea aplicării unui strat uniform și a acoperirii zonelor greu accesibile. Pentru a accelera procesul de uscare în fabrică, se folosesc cuptoare cu linii de transport. Oțelul galvanizat cu un strat protector de zinc și oțelul inoxidabil rezistent la coroziune sunt utilizate în zonele caroseriei care sunt mai predispuse la coroziune.

.