Menziona le auto di plastica e la maggior parte delle persone pensa alla carrozzeria che perde, scricchiola e impazzisce così comune sulle auto in fibra di vetro degli anni '60.
Dove viene utilizzata la plastica
La plastica ha ancora un'immagine scadente anche oggi, essendo collegata più con i giocattoli fragili che con l'avanguardia della tecnologia dell'industria automobilistica. Ma le materie plastiche stanno diventando sempre più utilizzate nella produzione di automobili, in gran parte a causa della riduzione del peso verso un minor consumo di carburante e una maggiore economia.
Per molti anni il problema è stato che la plastica non è abbastanza resistente per essere utilizzata senza rinforzo. Ora la scena sta cambiando, con materiali compositi più complicati che prendono il posto della semplice plastica. Questi nuovi materiali apportano cambiamenti nei processi di progettazione e produzione ma, soprattutto, offrono una maggiore economia trainante.
Nello stampaggio a iniezione di reazione, vengono iniettati contemporaneamente due tipi di plastica liquida. Questi reagiscono chimicamente e si solidificano all'interno dello stampo. Il processo è molto veloce, impiegando solo circa 90 secondi per completare ogni pannello.
Le ali e i bqmpers della Reliant Scimitar SS1 sono realizzati in questo modo, ma hanno un'ulteriore raffinatezza:la stuoia in fibra di vetro viene prima inserita nello stampo e la plastica liquida viene schiacciata attorno ad esso. Gli stampaggi a iniezione a reazione rinforzata (RRIM) possono essere realizzati per essere molto flessibili pur mantenendo un'elevata resistenza.
La fibra di vetro - più correttamente nota come GRP, che sta per poliestere rinforzato con vetro - unisce leggerezza e resistenza. Peso per peso, la fibra di vetro è molto più resistente dell'acciaio, quindi i pannelli possono essere resi più leggeri. Per molti anni è stato l'unico materiale plastico utilizzato per le parti strutturali delle automobili, ed è ancora ampiamente utilizzato oggi.
In una scocca in fibra di vetro, la stuoia in fibra di vetro viene utilizzata per rinforzare un pannello in poliestere o resina epossidica. Il materiale risultante è relativamente rigido, ma ha ancora una "cedibilità" sufficiente per resistere agli urti a bassa velocità. Negli anni '50, i produttori iniziarono a utilizzare il materiale per le carrozzerie delle automobili. La prima vettura ad apparire con una carrozzeria in fibra di vetro fu la Chevrolet Corvette del 1957, ma sotto di essa utilizzava ancora un convenzionale telaio in acciaio per darle forza.
L'anno successivo, Lotus introdusse l'originale Elite, la prima monoscocca al mondo interamente in fibra di vetro. Non aveva telaio in acciaio e motore, cambio e sospensioni erano imbullonati direttamente alla scocca in fibra di vetro. Tra le auto attualmente in produzione con questa costruzione c'è la Midas, un'auto specialistica a basso volume che prende gran parte della sua marcia da BL Mini e Metro.
In alternativa all'acciaio, la costruzione in fibra di vetro presenta notevoli vantaggi. Sebbene di sezione molto più spessa, la struttura è leggera e la ruggine diventa un ricordo del passato (tranne dove è imbullonata al metallo). Per il produttore, i costi di attrezzaggio sono inferiori rispetto alla costruzione di automobili in acciaio, perché di solito non sono necessarie presse di grandi dimensioni.
Nonostante i vantaggi, le auto in fibra di vetro sono state prodotte solo da piccoli produttori, solitamente attratti dai bassi costi di attrezzaggio. Per la produzione di massa, non è mai stata una proposta fattibile. La produzione è relativamente lenta, poiché ogni sezione del corpo deve polimerizzare per un paio d'ore. La produzione di carrozzerie in acciaio, invece, ha avuto il vantaggio di molti più investimenti e sviluppo.
Sin dagli albori della fibra di vetro, l'uso della plastica e di altri compositi ha fatto molta strada, con tecniche come lo stampaggio a iniezione a reazione che consentono un ciclo di produzione molto più veloce.
La maggior parte dei produttori ora utilizza una qualche forma di plastica per i paraurti delle loro auto. Agli albori della plastica, la modanatura del paraurti sarebbe stata un unico pezzo di plastica brutta e di grosso spessore (polipropilene o termoplastica) di colore nero o grigio, di solito con rinforzo in metallo dietro per conferire un'adeguata robustezza e resistenza al cedimento.
Rover 800 paraurti
Al giorno d'oggi è più probabile che la forza provenga da sezioni di scatola stampate:un pezzo di schiuma leggera viene utilizzato come base, attorno alla quale è modellato il resto del paraurti. La schiuma non ha una vera forza propria, ma quando viene utilizzata come distanziatore modella la plastica in una forte sezione "cava". Rover realizza i paraurti della serie 800 in questo modo, ma la Lotus ha sviluppato la tecnica al punto da poterla utilizzare per le principali sezioni strutturali delle loro carrozzerie. Le parti in acciaio possono anche essere modellate per fornire un rinforzo localizzato per il montaggio di cerniere o serrature e per parti protettive come travi di porte e roll bar.
Molte delle auto con carrozzeria in plastica in produzione ora utilizzano diversi tipi di plastica per parti diverse. I paraurti devono essere deformabili per assorbire l'impatto ed elastici per evitare danni permanenti, quindi sono realizzati con una varietà di plastiche appositamente modificate con alcune proprietà simili alla gomma (come polipropilene o poliestere termoplastico modificato). Per pannelli come il cofano del bagagliaio è meglio utilizzare materiale più rigido come fibra di vetro di grosso spessore o poliestere rinforzato pressato a freddo in modo che il conducente senta solidità quando lo sbatte.
Coppa del diesel Maestro
L'utilizzo di molti materiali diversi è facile da organizzare se il corpo è composto da più parti imbullonate a una struttura centrale, ma Lotus, che realizza i propri corpi in due parti principali, riesce a combinare più materiali diversi nella stessa fusione. Con i veicoli che hanno pannelli singoli imbullonati su un telaio in acciaio separato, come il Reliant Kitten e Scimitar e il Renault Espace, ogni pannello può essere costituito da un solo materiale o un composto di due.
A condizione che tutti i diversi materiali utilizzati possano essere realizzati per accettare lo stesso tipo di ciclo di verniciatura, non ci saranno problemi con la finitura.
Il poliestere rinforzato con fibra di vetro prenderà la vernice convenzionale, così come altri materiali come il poliestere rigido, utilizzato per le parti del corpo non flessibili. Tuttavia, la maggior parte delle plastiche non può resistere alle temperature di cottura della vernice, quindi un modo comune per aggirare il problema è utilizzare un sistema di verniciatura a due componenti che si indurisce per reazione chimica piuttosto che con il calore. Renault utilizza questo tipo di sistema di verniciatura per l'Espace, che ha anche minuscole sfere di poliestere incorporate nella vernice per le aree ad alta usura come i pannelli inferiori, che sono soggette ad attacchi di sporco, graniglia e scheggiature di pietra.
Non è possibile autocolorare il poliuretano ad alta densità e la vernice convenzionale non si attacca, quindi molti dei primi paraurti non erano attraenti. Da allora sono stati introdotti nuovi materiali e primer speciali che consentono di colorare i paraurti.
I paraurti dell'Austin Maestro e Montego, realizzati in PBT (polibutadiene teraftalato), vengono spruzzati contemporaneamente alla carrozzeria per garantire una buona corrispondenza dei colori. Vengono verniciati via dal corpo e quindi montati.
Sebbene la plastica venga utilizzata sempre di più per parti del corpo e piccoli componenti, i recenti progressi hanno fatto sì che la plastica potrebbe presto essere ampiamente utilizzata per componenti più importanti. Le molle a balestra in fibra di vetro sono già state utilizzate sulla Chevrolet Corvette degli anni '80 e nel furgone Sherpa.
