PDF Basket
Transport odgrywa kluczową rolę w społeczeństwie i gospodarce, jednak jego funkcjonowanie wiąże się ze znacznymi kosztami środowiskowymi. Sektor transportu odpowiada za prawie jedną czwartą całkowitej emisji gazów cieplarnianych w Europie, co czyni go jednym z głównych czynników napędzających zmianę klimatu. Pozostaje on też głównym źródłem zanieczyszczeń powietrza na obszarach miejskich.
Jeśli Europa ma osiągnąć swój cel, jakim jest ograniczenie emisji dwutlenku węgla o co najmniej 55 % do 2030 r., sektor transportu musi się zmienić. Wymaga to nie tylko wykorzystania bardziej wydajnych pojazdów, ale także opracowania bardziej efektywnych procesów produkcyjnych.
Finansowany przez UE projekt RECOTRANS ma na celu rozwiązanie obu tych problemów.
„Z jednej strony zastosowanie lekkich materiałów w konstrukcji pojazdu pozwala zmniejszyć jego masę całkowitą, dzięki czemu może on przejechać dłuższy dystans, zużywając mniej energii”, mówi Rocío Ruiz Gallardo, pracownik naukowy organizacji Sustainable and Future Mobility Group, jednego z głównych partnerów projektu. „Z drugiej strony, jeśli proces produkcyjny nie jest efektywny, oszczędność energii wynikająca z zastosowania danego materiału zostaje zaprzepaszczona”.
W odpowiedzi na te dwa wyzwania w ramach projektu opracowano nowoczesny proces produkcji lekkich materiałów dla sektora transportu. „Nasz proces wykorzystuje niekonwencjonalne technologie produkcyjne, takie jak promieniowanie mikrofalowe i łączenie laserowe, do tworzenia termoplastycznych materiałów kompozytowych”, tłumaczy Ruiz.
Kompozyty termoplastyczne nie są tak niestabilne chemicznie jak tradycyjne kompozyty polimerowe, co oznacza, że można je łatwo zmiękczyć przy pomocy ciepła i nadać im kształt, nie naruszając integralności materiału. Po schłodzeniu materiał krzepnie, tworząc gotowy kształt, na przykład drzwi samochodu, układu zawieszenia ciężarówki lub panelu wykończeniowego do wnętrza pociągu.
„Dzięki temu, że tworzywa kompozytowe są mocniejsze i lżejsze od tradycyjnych materiałów, pozwalają zmniejszyć masę pojazdu nawet o 30 %”, zauważa Ruiz. „Tak znaczna redukcja masy przekłada się na wyraźną oszczędność energii, jak i na poprawę osiągów”.
Jak twierdzi Ruiz, dodatkową zaletą kompozytów RECOTRANS korzystną dla środowiska jest fakt, iż są one wykonane z żywicy termoplastycznej opracowanej przez partnera projektu, firmę Arkema, co pozwala na recykling produktów. „Lekkie części pojazdów są bardziej przyjazne dla środowiska, a ich dodatkowa zaleta polega na tym, że po zakończeniu okresu użytkowania można je poddać recyklingowi w celu wytworzenia nowych produktów i części, co sprzyja rozwojowi gospodarki o obiegu zamkniętym”, dodaje.
W ramach projektu RECOTRANS powstało kilka innowacyjnych technologii. Aby umożliwić produkcję masową, zastosowano technologię mikrofalową zarówno w liniach do formowania metodą wtrysku żywicy, jak i w liniach do pultruzji.
„Ta nowatorska metoda produkcji pozwala na zwiększenie wydajności produkcji poprzez skrócenie czasu polimeryzacji żywicy termoplastycznej”, mówi Ruiz. „Skrócenie czasu cyklu umożliwia ograniczenie całkowitego zużycia energii”.
Zespół projektu RECOTRANS wykorzystał także technologię łączenia laserowego do stworzenia opłacalnej metody zgrzewania kompozytów polimerowo-metalowych, co pozwoliło zmniejszyć masę komponentów dzięki pełnej integracji kompozytu z częścią metalową.
Efektywność i niższe koszty
Wstępne oceny wskazują, że system odznacza się dużą efektywnością i niskimi kosztami: na przykład pozwala skrócić czas produkcji o 10–50 % oraz obniżyć koszty nawet o 35 %. Ponadto szacuje się, że zastosowanie tych technologii może zmniejszyć zużycie energii o 10 %.
Ruiz twierdzi, że wytwarzane części kompozytowe oznaczają korzyści także dla użytkowników końcowych. „W porównaniu z analogicznymi konwencjonalnymi elementami metalowymi nasze części kompozytowe pozwolą na znaczne zmniejszenie masy samochodów osobowych, ciężarowych i szynowych, co może przełożyć się na znaczne oszczędności ekonomiczne”.
Na potwierdzenie zespół projektu RECOTRANS podaje, że redukcja masy ciężarówek, samochodów i pojazdów szynowych wyniesie szacunkowo odpowiednio 64 %, 63 % i 57 %. Ponadto oszczędności ekonomiczne (na jednej części) dotyczące nabywców i użytkowników mogą wynieść nawet 40,80 EUR w przypadku części do samochodów ciężarowych, 2,10 EUR w przypadku części samochodowych i 6,60 EUR w przypadku części kolejowych.
Nie wolno zapomnieć o korzyściach środowiskowych wynikających z zastosowania tych lekkich części. „Nasze części kompozytowe mogą potencjalnie zmniejszyć emisję CO2 nawet o 39,8 kg w przypadku samochodów ciężarowych i 40,3 kg w przypadku samochodów osobowych”, dodaje na koniec Ruiz. „Dzięki tak daleko idącym redukcjom sektor transportu ma większe szanse spełnić założenia Europejskiego Zielonego Ładu”.