viitorul industriei auto interne foarte bine se poate odihni pe nisip.
acea substanță comună conține ingrediente cheie pentru unele materiale neobișnuite care sunt esențiale pentru producerea unui tip revoluționar de motor-turbina cu gaz ceramică.
țara care perfecționează mai întâi motorul ar putea ajunge să domine producția auto internațională, potrivit producătorilor auto autohtoni și străini. Un motor ceramic fiabil ar fi un salt cuantic înainte în eforturile de îmbunătățire a eficienței consumului de combustibil fără a sacrifica performanța sau siguranța automobilelor, spun directorii auto.
motoarele ceramice permit comprimarea și expansiunea gazelor la temperaturi extrem de ridicate, fără pierderi de căldură sau deteriorarea motorului. Un motor care își menține căldura fără a se răni pe sine sau pe alte componente funcționează mai eficient.
turbinele există de ani de zile. Chrysler corp. a avut o mașină experimentală cu turbină cu gaz în 1963. Dar nu a fost niciodată oferit comercial, deoarece Chrysler nu a putut găsi o modalitate eficientă din punct de vedere al costurilor de a gestiona căldura extraordinară-până la 2.500 de grade Fahrenheit-generată de motor.
Îmbunătățirile materialelor ceramice promit să facă turbina cu gaz practică. Într-adevăr, noile tipuri de ceramică sunt responsabile pentru schimbările produselor, de la mașini la electronice până la dinți falși. Aceste noi ceramica sunt un strigăt departe de ghivece de flori, gresie baie și veselă frecvent asociate cu cuvântul. Aceste materiale noi sunt alcătuite din siliciu și alte ingrediente ceramice tradiționale combinate cu polimeri de carbură, alumină și alte materiale.
compușii rezultați păstrează capacitatea de a rezista la căldură, dar sunt mai puțin fragili și mai rezistenți la uzură.
se așteaptă ca efectul asupra industriei auto să fie profund.spre deosebire de motoarele tradiționale cu piston, turbinele ard combustibil la o rată constantă și obțin putere direcționând gazele în expansiune împotriva unui dispozitiv asemănător unui ventilator. Gazele rotesc ventilatorul, care transformă un arbore conectat la o cutie de viteze. Arderea constantă și temperatura ridicată asigură o eficiență mai mare.”nu există nicio îndoială că un motor ceramic cu turbină cu gaz auto poate oferi beneficii substanțiale industriei auto și țării”, a declarat John A. Boppart, vicepreședinte senior al Garrett Turbine Engine Co. în Phoenix.dar Statele Unite „nu fac, de fapt, o treabă foarte bună de a ține pasul cu japonezii în ceramică”, a spus Boppart în mărturia recentă în fața Subcomisiei pentru transport, aviație și materiale.
Garrett lucrează cu Ford Motor Co. pentru a dezvolta o turbină avansată cu gaz care va avea „părți fierbinți” – rotor și lame de turbină, ansamblu de combustie, conducte-din ceramică. General Motors Corp. are un efort similar în curs de desfășurare cu divizia sa de Turbine cu gaz Allison.
proiectele GM și Ford au primit 116 milioane de dolari, majoritatea în bani federali, din 1980. Companiile cer Guvernului să ridice încă 100 de milioane de dolari în următorii patru ani-o cerere care le-a adus la Capitol Hill luna trecută și a ridicat furia unor parlamentari care au spus că cele două companii sunt suficient de bogate pentru a-și finanța propriile cercetări.dar GM și Ford își apără cererile de finanțare.”GM a fost în dezvoltarea turbinelor cu gaz din 1952″, a declarat Harold E. Helms, inginer șef de proiect pentru turbina cu gaz Allison. „Pot să vă asigur că acești bani nu au venit de la guvernul federal.”
Ford a cheltuit săptămâna trecută mai mulți bani proprii, 10 milioane de dolari, pentru a achiziționa o participație de 11% la Ceradyne Inc., o companie cu sediul în California, specializată în aplicații comerciale ale tehnologiei ceramicii. O mare parte din activitatea Ceradyne va implica dezvoltarea de produse auto, a declarat președintele Ford Harold A. Poling.
dar de ce apel la guvern?
pentru toate beneficiile sale, tehnologia ceramicii poartă, de asemenea, o pungă de probleme, spun producătorii auto autohtoni.
fragilitatea este una. Ceramica tinde să se rupă sau să se crape sub stres, cum ar fi cea cauzată de un accident de vehicul. Un altul este lipirea ceramicii de metale.
cercetarea necesară pentru rezolvarea acestor probleme este costisitoare-prea costisitoare pentru companiile care se află sub presiunea pieței să vină imediat cu produse noi, potrivit Boppart, Helms și alții.prin comparație, Japonia progresează rapid în dezvoltarea ceramicii, în mare parte pentru că producătorii auto, guvernul și universitățile lucrează împreună pentru a face Japonia liderul ceramicii, spun producătorii auto americani.”ceea ce am descoperit în ultimii patru ani este că, datorită angajamentului lor național, japonezii pot produce mai mult”în domeniul ceramicii, a declarat Serge Gratch, directorul Ford pentru cercetarea vehiculelor, a sistemului de propulsie și a componentelor. „Japonezii pur și simplu sunt capabili să investească mai mult în ceramică datorită angajamentului lor național.”
Japonia preia conducerea în ceramică.
de exemplu, Nissan Motor Co. Ltd. produce 500 de mașini pe lună — cele 300 de modele sportive ZX — cu turbocompresoare cu componente ceramice. Aceste dispozitive cresc presiunea asupra amestecului aer-combustibil din camerele de ardere ale motorului.
modelele Nissan ceramic-turbo sunt vândute în prezent numai în Japonia. Dar dacă tehnologia se dovedește eficientă-și durabilă-nu există nicio îndoială că Nissan își va exporta turbinele ceramice în Statele Unite, oferind companiei un mare avantaj față de rivalii săi americani în capătul de preț ridicat al pieței auto autohtone.
industria electronică internă are, de asemenea, o miză în războaiele ceramicii.creșterea industriei electronice și amploarea noilor aplicații pentru ceramica avansată este proiectată să stimuleze cererea de materiale ceramice cu 50% – de la 3 miliarde de dolari în 1984 la peste 4,5 miliarde de dolari în 1989.în prezent, jumătate din vânzările mondiale de materiale ceramice avansate sunt destinate industriei electronice. Kyocera din Japonia este lider mondial în ambalarea ceramică a cipurilor de computer, cu o cotă de piață de aproape 70%.”ne uităm la ceea ce fac foarte atent”, a spus un director de cercetare Westinghouse Electric Corp. „Pentru că ei sunt liderii.”în timp ce citează rolul guvernului în progresul Japoniei în domeniul ceramicii, industriașii americani sunt, de asemenea, dispuși să admită că japonezii sunt mai rapizi să dezvolte prototipuri și să testeze materiale ceramice pe piață.
japonezii subliniază, de asemenea, tehnologiile de proces care intră în fabricarea ceramicii și, prin urmare, sunt capabili să exploreze economiile de scară de fabricație mai devreme decât companiile americane, spun industriașii autohtoni.Kyocera din Japonia, de exemplu, a făcut pași extraordinari în tehnologia dinților falși prin dezvoltarea unui implant de safir de cristal care este mai durabil decât porțelanul. Persoanele care poartă protezele ceramice avansate pot mesteca mai greu, cu un risc mai mic de deteriorare a implantului.
dar companiile americane sunt bine poziționate în porțiunea ceramică-compozită cu creștere rapidă a pieței materialelor noi. Compozitele „Metal matrix”, în special, au captat atenția și investițiile companiilor aerospațiale de top și ale Pentagonului.”se întâmplă multe în acest domeniu în Departamentul Apărării”, a declarat un fost secretar adjunct al Apărării pentru tehnologie, Robert Cooper, care a subliniat că Agenția pentru proiecte avansate de apărare are în desfășurare mai multe proiecte semnificative de materiale noi.
Pentagonul consideră că compozitele cu matrice metalică pot duce în cele din urmă la o generație mai dură, dar mai ușoară de materiale pentru avioane, tancuri și purtători de trupe.
în esență, o matrice metalică constă dintr-un metal-cum ar fi aluminiu-cu fire de fibre ceramice care trec prin sub forma unei ochiuri scheletice. Această rețea de fibre poate conferi rezistență și rezistență la căldură metalului în moduri în care aliajele sau alte materiale compozite nu pot. de exemplu, aluminiul asistat cu fibre ceramice funcționează, precum și titanul mai scump în motoare și în alte aplicații.
provocarea este de a găsi un mod ieftin de amestecare a fibrelor și a metalului. Nimeni nu a anunțat până acum succesul comercial. Apărarea lucrează la noi modalități de” umectare ” a fibrelor pe metal.
„nu se leagă dacă fibrele nu se udă”, a spus Cooper.
în plus față de aplicațiile militare, compozitele ceramice cu matrice metalică pot avea și utilizări civile, cum ar fi pentru cadrele rachetelor de tenis (la fel cum există cadre de rachete de tenis pe bază de fibră de carbon). Bicicletele dure, dar ușoare, sunt o oportunitate similară. De asemenea, se așteaptă ca materialele cu matrice metalică din fibre ceramice să-și găsească drumul în industria automobilelor.
E. I. du Pont de Nemours& Co. și alte companii americane concurează cu companii japoneze precum Kyocera și nippon Carbon pentru piața multimilionară. În plus, puterea industriei aerospațiale și auto interne ar trebui să asigure inițial o piață gata pentru companiile americane.
într-adevăr, deși dureros de conștienți de concurența Japoneză, companiile chimice din SUA se diversifică în ceramică. Du Pont, un gigant chimic de 36 de miliarde de dolari pe an, și-a declarat public ambiția de a fi un furnizor major de ceramică. În Mod Similar, Dow Chemical Co. și Koppers Co. Inc. au investiții de capital în companii de ceramică.bazându-se pe expertiza sa vastă în ingineria materialelor plastice, General Electric Co. de asemenea, a investit în potențialul ceramicii prin achiziționarea a două fabrici de la 3M Co. și înființarea Ge Ceramics în 1983.dar pentru a se asigura că industria ceramicii avansate are o voce la Washington, companiile americane au format Asociația de ceramică avansată din Statele Unite în octombrie anul trecut. Grupul caută un cod standard de clasificare industrială pentru ceramica avansată, un comitet consultativ tehnic al Departamentului de Comerț și Protecția Proprietății Intelectuale pentru tehnicile de proces de ceramică dezvoltate în această țară.
