
Пластик к металлу, сталь к алюминию: будущее за композитами и легкими автомобилями
Изготовление конструкций транспортных средств из комбинации металлов и пластмасс может сделать их значительно легче, прочнее, безопаснее и экологичнее. Но соединить эти материалы вместе, было до недавнего времени сложной проблемой.
Первый жизнеспособный метод сварки пластмассы и металла разработан в университете Мичигана под руководством Пинша Донга, университетского профессора инженерии Роберта Ф. Бека.
Сварка по сути — создание связей между двумя материалами на молекулярном уровне. В течение десятилетий считалось, что пластик и металл принципиально несовместимы, и нет возможности сварить их вместе. Однако исследователи обнаружили, что правильное сочетание температуры и давления может привести к тому, что углерод и кислород в пластике прочно свяжутся с металлом.

— Пинш Донг.
Ученые использовали станок, похожий на сверлильный с цилиндрической вращающейся головкой. Металл помещается поверх пластика, а головка опускается поверх свариваемых объектов. Таким образом нагрев и давление были сосредоточены в одной точке. Результат похож на применение аппарата точечной сварки.

По утверждениям разработчиков технологии, любой металл можно сварить с любым пластиком, который содержит достаточное количество кислородно-углеродных соединений. Ключевым моментом является расчет температуры и давления, которые будут сваривать данную комбинацию материалов.
Для пластиков, в которых недостаточно соединений кислорода и углерода, таких как полипропилен, можно поместить недорогую пластиковую пленку между двумя материалами, чтобы «засеять» связь кислородом и углеродом.
Возможность комбинировать сталь и алюминий может позволить не только сварку, но и новые недорогие способы 3D-печати алюминиевых сплавов на стали. Предыдущие попытки приводили к образованию хрупких соединений на границе раздела двух металлов, снижая прочность сплава.
Новые методы сварки также могут улучшить аккумуляторные батареи и корпуса электромобилей. Сегодня они представляют собой многослойные конструкции, которые обычно скрепляются клеями и механическими креплениями. Их очень трудно разобрать для ремонта или переработки. Сварные аккумуляторные блоки могут быть разобрать и собрать гораздо проще. Они легче, дешевле в производстве и и энергоэффективнее.
— Пинш Донг.
Первый жизнеспособный метод сварки пластмассы и металла разработан в университете Мичигана под руководством Пинша Донга, университетского профессора инженерии Роберта Ф. Бека.
Сварка по сути — создание связей между двумя материалами на молекулярном уровне. В течение десятилетий считалось, что пластик и металл принципиально несовместимы, и нет возможности сварить их вместе. Однако исследователи обнаружили, что правильное сочетание температуры и давления может привести к тому, что углерод и кислород в пластике прочно свяжутся с металлом.

Компьютерные модели показывают, что мы можем сделать конструкции легковых автомобилей и легких грузовиков на 40% легче, создавая их из комбинации металлов и пластика. Меньший вес дает ряд преимуществ, главным образом более высокую эффективность: экономия топливаили больший запас хода у электромобилей. Транспортные средства композитными конструкциями лучше управляются и обеспечивают повышенную безопасность. Проблема заключалась в том, что единственным способом соединения металла и пластика были клеи или механические крепления, которые слишком медленны и дороги для всего, кроме мелкосерийных специальных транспортных средств.
— Пинш Донг.
Ученые использовали станок, похожий на сверлильный с цилиндрической вращающейся головкой. Металл помещается поверх пластика, а головка опускается поверх свариваемых объектов. Таким образом нагрев и давление были сосредоточены в одной точке. Результат похож на применение аппарата точечной сварки.

По утверждениям разработчиков технологии, любой металл можно сварить с любым пластиком, который содержит достаточное количество кислородно-углеродных соединений. Ключевым моментом является расчет температуры и давления, которые будут сваривать данную комбинацию материалов.
Для пластиков, в которых недостаточно соединений кислорода и углерода, таких как полипропилен, можно поместить недорогую пластиковую пленку между двумя материалами, чтобы «засеять» связь кислородом и углеродом.
Возможность комбинировать сталь и алюминий может позволить не только сварку, но и новые недорогие способы 3D-печати алюминиевых сплавов на стали. Предыдущие попытки приводили к образованию хрупких соединений на границе раздела двух металлов, снижая прочность сплава.
Новые методы сварки также могут улучшить аккумуляторные батареи и корпуса электромобилей. Сегодня они представляют собой многослойные конструкции, которые обычно скрепляются клеями и механическими креплениями. Их очень трудно разобрать для ремонта или переработки. Сварные аккумуляторные блоки могут быть разобрать и собрать гораздо проще. Они легче, дешевле в производстве и и энергоэффективнее.
Мы запатентовали этот процесс и уже работаем с производителями над разработкой коммерческого оборудования, которое может быть лицензировано для авто- и других производителей. Я бы сказал, что мы увидим эту технологию в промышленности в ближайшие два года
— Пинш Донг.
- Brenda Ahearn/Michigan Engineeering
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

32 удивительных подарка за последние 20 лет: ученые пытаются понять, за что косатки «балуют» людей
Природная доброта? Любопытство? Желание выйти на контакт?...

Ученые и режиссеры все время обманывали нас насчет динозавров
Оказалось, древние ящеры бегали в четыре раза медленнее, чем считалось....

Уникальная находка в Нидерландах: археологи обнаружили римский лагерь далеко за пределами Империи
Как лидар и искусственный интеллект нашли объект-«невидимку» II века....

«Вертолетная» конструкция да Винчи может сделать беспилотники тише, быстрее и даже дешевле
Ученые поражены, насколько разработка Леонардо опередила время....

Историки задались вопросом, как же пах Древний Рим
Боимся, ответ вам может очень не понравиться....

Ученые хотят создать хранилище микробов, чтобы те… не вымерли
Звучит кошмарно, но на самом деле от этого зависит судьба всего человечества....

Череп ребенка-«пришельца» из Аргентины оказался вполне земным
Эксперты рассказали в подробностях, как могла появиться «инопланетная» форма головы....