Noem plastic auto's, en de meeste mensen denken aan de lekkende, krakende en gekke carrosserie die zo gewoon was op glasvezelauto's uit de jaren zestig.
Waar plastic wordt gebruikt
Plastic heeft zelfs vandaag de dag nog steeds een slecht imago, omdat het meer in verband wordt gebracht met dun speelgoed dan met de toonaangevende technologie van de auto-industrie. Maar kunststoffen worden steeds vaker gebruikt bij het maken van auto's, grotendeels als gevolg van het streven naar gewichtsvermindering voor een lager brandstofverbruik en meer zuinigheid.
Het probleem is al jaren dat kunststoffen niet sterk genoeg zijn om zonder wapening te worden gebruikt. Nu verandert de scène, met meer gecompliceerde composietmaterialen die de plaats van eenvoudige kunststoffen overnemen. Deze nieuwe materialen brengen veranderingen in ontwerp- en fabricageprocessen met zich mee, maar bieden vooral een grotere zuinigheid.
Bij reactiespuitgieten worden twee soorten vloeibare kunststof tegelijkertijd gespoten. Deze reageren chemisch en zetten hard uit in de mal. Het proces is erg snel, het duurt slechts ongeveer 90 seconden om elk paneel te voltooien.
De vleugels en bqmpers van de Reliant Scimitar SS1 zijn op deze manier gemaakt, maar ze hebben extra verfijning:eerst wordt glasvezelmatten in de mal gelegd en wordt het vloeibare plastic eromheen geperst. Reinforced Reaction Injection Mouldings (RRIM) kunnen zeer flexibel worden gemaakt met behoud van hoge sterkte.
Glasvezel - beter bekend als GVK, wat staat voor glasversterkt polyester - combineert lichtheid met sterkte. Gewicht voor gewicht, glasvezel is veel sterker dan staal, dus de panelen kunnen lichter gemaakt worden. Jarenlang was het het enige plastic materiaal dat werd gebruikt voor structurele auto-onderdelen, en het wordt vandaag de dag nog steeds veel gebruikt.
In een carrosserie van glasvezel wordt glasvezelmatten gebruikt om een paneel van polyester of epoxyhars te versterken. Het resulterende materiaal is relatief stijf, maar heeft toch voldoende 'geven' om stoten op lage snelheid te weerstaan. In de jaren vijftig begonnen fabrikanten het materiaal te gebruiken voor carrosserieën. De eerste auto die verscheen met een carrosserie van glasvezel was de Chevrolet Corvette uit 1957, maar daaronder gebruikte hij nog steeds een conventioneel stalen chassis om hem kracht te geven.
Het jaar daarop introduceerde Lotus de originele Elite - 's werelds eerste monocoque van volledig glasvezel. Het had geen stalen chassis en de motor, versnellingsbak en ophanging waren rechtstreeks in de glasvezelomhulsel vastgeschroefd. Een van de auto's die momenteel met deze constructie in productie zijn, is de Midas, een specialistische auto met een laag volume die veel van zijn loopwerk uit de BL Mini en Metro haalt.
Als alternatief voor staal heeft glasvezelconstructie aanzienlijke voordelen. Hoewel het een veel dikkere sectie heeft, is de structuur licht en behoort roest tot het verleden (behalve waar het op metaal is vastgeschroefd). Voor de fabrikant zijn de gereedschapskosten lager dan voor de autoconstructie in staal, omdat er meestal geen grote persen nodig zijn.
Ondanks de voordelen zijn glasvezelauto's alleen geproduceerd door kleine fabrikanten, meestal aangetrokken door de lage gereedschapskosten. Voor massaproductie is het nooit echt een levensvatbaar voorstel geweest. De productie is relatief traag, omdat elk lichaamsdeel een paar uur moet uitharden. Carrosserieproductie in staal daarentegen heeft veel meer investeringen en ontwikkeling opgeleverd.
Sinds de begindagen van glasvezel heeft het gebruik van kunststoffen en andere composieten een lange weg afgelegd, met technieken zoals reactie-spuitgieten die een veel snellere productiecyclus mogelijk maken.
De meeste fabrikanten gebruiken nu een of andere vorm van plastic voor de bumpers van hun auto's. In de begindagen van kunststoffen zou de bumperlijst uit één stuk lelijk dik plastic (polypropyleen of thermoplast) in zwart of grijs zijn geweest, meestal met metalen versterking erachter om voldoende sterkte en weerstand tegen doorzakken te geven.
Rover 800-bumpers
Tegenwoordig komt de kracht eerder uit ingegoten kokerprofielen:een stuk lichtgewicht schuim wordt gebruikt als basis, waar de rest van de bumper omheen wordt gegoten. Het schuim heeft geen echte sterkte van zichzelf, maar wanneer het als afstandhouder wordt gebruikt, vormt het het plastic tot een sterk 'hol' gedeelte. Rover maakt de bumpers van de 800-serie op deze manier, maar Lotus heeft de techniek zo ontwikkeld dat ze deze kunnen gebruiken voor de belangrijkste structurele delen van hun autocarrosserieën. Stalen onderdelen kunnen ook worden ingegoten om plaatselijke versterking te geven voor deurscharnier- of slotmontage en voor beschermende onderdelen zoals deurbalken en rolbeugels.
Veel van de auto's met een plastic carrosserie die in productie zijn, gebruiken nu verschillende soorten plastic voor verschillende onderdelen. Bumpers moeten vervormbaar zijn om schokken te absorberen en elastisch om blijvende schade te voorkomen. Daarom zijn ze gemaakt van een verscheidenheid aan speciaal gemodificeerde kunststoffen met enkele rubberachtige eigenschappen (zoals polypropyleen of gemodificeerd thermoplastisch polyester). Voor panelen zoals de kofferklep is het beter om stijver materiaal te gebruiken, zoals vrij zware glasvezel of koudgeperst versterkt polyester, zodat de bestuurder stevigheid voelt bij het dichtslaan.
Maestro dieselcarter
Het gebruik van veel verschillende materialen is gemakkelijk te regelen als het lichaam bestaat uit een aantal verschillende onderdelen die aan een centrale structuur zijn vastgeschroefd, maar Lotus, die hun lichaam in twee hoofdonderdelen maakt, slaagt erin verschillende verschillende materialen in hetzelfde gietstuk te combineren. Bij voertuigen met afzonderlijke panelen die op een afzonderlijk stalen frame zijn vastgeschroefd, zoals de Reliant Kitten en Scimita en de Renault Espace, kan elk paneel van slechts één materiaal of een composiet van twee worden gemaakt.
Op voorwaarde dat alle verschillende gebruikte materialen kunnen worden gemaakt om hetzelfde type verfsysteem te accepteren, zullen er geen problemen zijn met de afwerking.
Glasversterkt polyester is geschikt voor conventionele verf, net als andere materialen zoals hard polyester, dat wordt gebruikt voor niet-flexibele carrosseriedelen. De meeste kunststoffen zijn echter niet bestand tegen verfbaktemperaturen, dus een veelvoorkomende manier om het probleem te omzeilen is het gebruik van een tweecomponentenlaksysteem dat uithardt door een chemische reactie in plaats van door warmte. Renault gebruikt dit type verfsysteem voor de Espace, die ook minuscule polyesterbolletjes in de verf heeft verwerkt voor gebieden met veel slijtage, zoals de onderste panelen, die gevoelig zijn voor aantasting door vuil, gruis en steenslag.
Het is niet mogelijk om polyurethaan met hoge dichtheid zelf te kleuren en conventionele verf blijft er niet op plakken, dus veel van de vroege bumpers waren onaantrekkelijk. Sindsdien zijn er nieuwe materialen en speciale primers geïntroduceerd waarmee de bumpers kunnen worden gekleurd.
De bumpers van de Austin Maestro en Montego, die gemaakt zijn van PBT (polybutadieenteraftalaat), worden tegelijk met de carrosserie gespoten om een goede kleurafstemming te garanderen. Ze worden van het lichaam af gelakt en vervolgens gemonteerd.
Hoewel kunststoffen steeds meer worden gebruikt voor lichaamsdelen en kleine componenten, hebben recente ontwikkelingen ertoe geleid dat kunststoffen binnenkort wijdverbreid kunnen worden gebruikt voor meer belangrijke componenten. Bladveren van glasvezel zijn al gebruikt op de Chevrolet Corvette uit de jaren 80 en in de Sherpa-bus.
