Automobil

Personbilar har vuxit fram som det primära transportmedlet för familjer, med uppskattningsvis 1,4 miljarder i drift i världen. Ungefär en fjärdedel av dessa finns i USA, där mer än tre biljoner miles (nästan fem biljoner kilometer) färdas varje år. Under de senaste åren har amerikanerna erbjudits hundratals olika modeller, varav ungefär hälften kommer från utländska tillverkare. För att dra nytta av sina egna tekniska framsteg introducerar tillverkarna allt oftare nya modeller. Med cirka 70 miljoner nya enheter som byggs varje år över hela världen har tillverkarna kunnat dela upp marknaden i många mycket små segment som ändå förblir lönsamma.

Ny teknisk utveckling anses vara nyckeln till framgångsrik konkurrens. Forsknings- och utvecklingsingenjörer och vetenskapsmän har anställts av alla biltillverkare och leverantörer för att förbättra karossen, chassit, motorn, drivlinan, styrsystemen, säkerhetssystemen och systemen för utsläppskontroll.

Dessa enastående tekniska framsteg görs inte utan ekonomiska konsekvenser. Enligt en undersökning av Ward’s Communications Incorporated ökade den genomsnittliga kostnaden för en ny amerikansk bil med 4 700 dollar (i termer av dollarns värde år 2000) mellan 1980 och 2001 på grund av obligatoriska krav på säkerhet och utsläppskontroll (t.ex. tillägg av krockkuddar och katalysatorer). Nya krav fortsatte att införas under de följande åren. Tillägget av datorteknik var en annan faktor som drev upp bilpriserna, som ökade med 29 procent mellan 2009 och 2019. Detta utöver de konsumentkostnader som är förknippade med tekniska förbättringar av bränsleekonomin, som kan uppvägas av minskade inköp av bränsle.

Företagens utformning beror i stor utsträckning på dess avsedda användning. Bilar för terrängbruk måste vara hållbara, enkla system med hög motståndskraft mot svåra överbelastningar och extrema driftsförhållanden. Omvänt kräver produkter som är avsedda för höghastighetssystem med begränsad tillgång till vägar fler alternativ för passagerarkomfort, ökad motorprestanda och optimerad hantering och fordonsstabilitet vid höga hastigheter. Stabiliteten beror främst på viktfördelningen mellan fram- och bakhjul, tyngdpunktens höjd och dess läge i förhållande till fordonets aerodynamiska tryckcentrum, fjädringens egenskaper och valet av vilka hjul som används för framdrivning. Viktfördelningen beror huvudsakligen på motorns placering och storlek. Den vanliga användningen av frontmonterade motorer utnyttjar den stabilitet som är lättare att uppnå med denna utformning. Utvecklingen av aluminiummotorer och nya tillverkningsprocesser har dock gjort det möjligt att placera motorn baktill utan att nödvändigtvis kompromissa med stabiliteten.

Kaross

Karossens utformning kategoriseras ofta efter antalet dörrar, placeringen av sätena och takstrukturen. Bilarnas tak stöds konventionellt av pelare på varje sida av karossen. Cabrioletmodeller med utdragbara tygtak är beroende av pelaren vid sidan av vindrutan för att stärka den övre delen av karossen, eftersom cabrioletmekanismerna och glasytorna i huvudsak är ostrukturella. Glasytorna har ökat för att förbättra sikten och av estetiska skäl.

Den höga kostnaden för nya fabriksverktyg gör det opraktiskt för tillverkarna att producera helt nya konstruktioner varje år. Helt nya konstruktioner har vanligtvis programmerats i cykler på tre till sex år med i allmänhet mindre förbättringar under cykeln. Tidigare krävdes så mycket som fyra års planering och inköp av nya verktyg för en helt ny konstruktion. Datorstödd konstruktion (CAD), testning med hjälp av datorsimuleringar och datorstödd tillverkningsteknik (CAM) kan nu användas för att minska denna tidsåtgång med 50 procent eller mer. Se verktygsmaskin: Datorstödd konstruktion och datorstödd tillverkning (CAD/CAM).

Automobilkarosserier formas i allmänhet av stålplåt. Stålet legeras med olika element för att förbättra dess förmåga att formas i djupare fördjupningar utan att rynka eller rivas i tillverkningspressar. Stål används på grund av dess allmänna tillgänglighet, låga kostnad och goda bearbetbarhet. För vissa tillämpningar används dock andra material, t.ex. aluminium, glasfiber och kolfiberförstärkt plast, på grund av deras speciella egenskaper. Polyamid-, polyester-, polystyren-, polypropen- och etenplaster har formulerats för att ge ökad seghet, böjningsbeständighet och motståndskraft mot spröd deformation. Dessa material används för karosseripaneler. Verktyg för plastkomponenter kostar i allmänhet mindre och tar kortare tid att utveckla än verktyg för stålkomponenter och kan därför ändras av konstruktörerna till en lägre kostnad.

För att skydda karosserier från korrosiva element och för att bibehålla deras styrka och utseende används särskilda grundnings- och målningsprocesser. Karosserierna doppas först i rengöringsbad för att avlägsna olja och andra främmande ämnen. Därefter genomgår de en rad doppnings- och sprutcykler. Emalj och akryllack är båda vanligt förekommande. Elektrodeposition av den sprutande färgen, en process där färgsprayen får en elektrostatisk laddning och sedan dras till ytan av en högspänning, bidrar till att säkerställa att ett jämnt skikt appliceras och att svåråtkomliga områden täcks. Ugnar med transportband används för att påskynda torkningsprocessen i fabriken. Galvaniserat stål med en skyddande zinkbeläggning och korrosionsbeständigt rostfritt stål används i karossområden som är mer benägna att korrodera.