اتصال لیزری آلومینیوم و فیبرکربن در صنعت خودرو

اگر می‌خواهید بهترین‌ها را داشته باشید باید بهترین‌ها را هزینه کنید! این بار پژوهشگران آزمایشگاه ارنل (Oak Ridge National Laboratory) فرایندی را توسعه دادند که با استفاده از یکی از بهترین فناوری‌های روز دنیا یعنی لیزر، کامپوزیت الیاف کربن و آلومینیوم را به خوبی به هم متصل می‌کند که البته منجر به کاهش هزینه‌ی تمام شده فرآیند اتصال این دو ماده نیز خواهد شد. این فرآیند نوید روش‌هایی ارزان‌تر، با کیفیت‌تر و البته ایمن‌تر را برای ساخت قطعات مختلف به ویژه قطعات مورد استفاده در صنعت خودرو را می‌دهد.

اتصال کامپوزیت‌های الیاف کربن و آلومینیوم که دو مورد از پرکاربردترین مواد مورد استفاده در صنعت خودروسازی جدید هستند همواره با مشکلاتی روبه‌رو بوده است. برای نمونه یکی از لازمه‌های دستیابی به اتصال مطلوب تمیز بودن کامل هر دو سطح است تا فر‌آیند اتصال به خوبی اتفاق بیافتد. دستیابی به چنین ویژگی به دلیل آلودگی‌هایی که معمولا طی تولید این اجزا وجود دارد، فرآیند اتصال این دو ماده را قدری با دشواری رو‌به‌رو می‌کند، چراکه سطح آلومینیوم به دلیل فرآیندهای شکل دهی معمولی که آن را طی می‌کند همواره دارای مقادیری از روغن است در حالی که سطح کامپوزیت‌های الیاف کربن به دلیل استفاده از عوامل جداساز از قالب همواره دارای درصدی از این مواد بر روی خود هستند. روغن و عامل جدا کننده سطحی! دو عاملی که چسبیدن مناسب را عملا غیر ممکن می‌کنند!

در حال حاضر روند اتصال این سطوح به این صورت است که ابتدا طی فرآیندی دستی و به وسیله‌ی حلال‌ها و یک سطح خورنده دو سطح از آلودگی پاک می‌شوند تا اتصال بهتر صورت گیرد. روشن است که بهره‌گیری از چنین روشی علاوه بر نیاز به کارگر ماهر، هزینه و همچنین مضرات زیادی برای محیط زیست -به دلیل استفاده از حلال‌های شیمیایی- در پی خواهد داشت. گروه پژوهشگران ارنل راه‌حلی ارائه داده‌اند که با استفاده از لیزر و می‌توان لایه‌ای از مواد روی سطوح را پاک کرده در نتیجه نیازی به حلال‌ها یا نیروی انسانی نخواهد بود.

در این روش، لیزر به درون خارجی‌ترین لایه‌ی ماده نفوذ کرده و سطحی از آلومینیوم دست نخورده و تمیز را در معرض تماس با کامپوزیت الیاف کربن قرار می‌دهد که منجر به اتصال مستحکم و خالی از نقص دو قطعه به هم خواهد شد. این روش همچنین گام مهمی در جهت خودکارسازی و ماشینی کردن فرآیند تولید به ویژه در تولید انبوه خواهد بود.

آزمون‌های انجام شده تا به حال نشان داده‌اند که این روش می‌تواند استحکام برشی اتصال بین دو قطعه را تا ۱۵ درصد و استحکام کششی آن را تا ۱۶ درصد بهبود دهد که این در کنار بهبود ۲۰۰ درصدی توان جذب انرژی به ایمنی بالاتر قطعات در طی تصادف یا ضربات طی فرآیندهای صنعتی می‌انجامد.

همچنین همکار تجاری این گروه شرکت Magna International امیدوار است بتواند با استفاده از این فرآیند تولید جدید، محصولات بهتری را تولید کند. این فرآیند می‌تواند به کاربرد بیشتر و آسان تر قطعات ترکیبی آلومینیوم و کامپوزیت‌های الیاف کربن در صنعت به ویژه صنعت خودرو بیانجامد، چرا که برتری‌های بسیار زیادی نسبت به روش‌های معمول آماده سازی سطوح جهت اتصال دارد. علاوه بر کاهش قیمت تمام شده، بهره گیری از این روش می‌تواند استفاده از کامپوزیت‌های الیاف کربن را به خوبی گسترش دهد که این خود موجب کاهش وزن در عین افزایش استحکام قطعات مورد استفاده و در نتیجه افزایش کارایی و ایمنی خودروها شود چرا که بهره گیری از این مواد می‌تواند به شکلی قابل توجه -تا ۳۵۰ کیلوگرم- کاهش در وزن خودرو را در پی داشته باشد.

امیدواریم به زودی شاهد استفاده از چنین مواد پیشرفته و کارآمدی در صنعت خودروسازی داخل کشور جهت بهبود هرچه بیشتر کیفیت خودروهای تولیدی و حرکت به سمت بازارهای خارجی و صادرات باشیم. در صورتی که نمونه داخلی چنین فناوری‌هایی را به ویژه در صنعت خودروی داخل کشور می‌شناسید، آن را در بخش نظرات با دیگر دوستان در میان بگذارید.