Việc sử dụng nguyên liệu tổng hợp (composite) từ sợi cácbon được nhiều nhà sản xuất ô tô xem là một trong những phương thức hiệu quả nhất để giảm trọng lượng sản phẩm, qua đó tiết kiệm nhiên liệu và hạn chế mức độ ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, giá thành tương đối cao của loại vật liệu này cũng có nghĩa là nó hiện chỉ được sử dụng cho một số dòng xe cao cấp.
Tại một nhà máy nằm ở Emilia-Romagna, miền Bắc Italia, các kỹ sư của hãng sản xuất ô tô thể thao cao cấp Lamborghini đang lắp ráp một chiếc siêu xe mới mang tên Aventador, được ví như một chiếc máy bay phản lực tàng hình trên đường phố. Đây cũng là biểu tượng cho trận đấu chiến lược đang hình thành trong ngành công nghiệp ô tô thế giới.
Aventador là một trong những chiếc ô tô đầu tiên trên thế giới có toàn bộ phần thân xe được làm bằng sợi cácbon tổng hợp, thay vì sử dụng kim loại, được các nhà chế tạo máy bay đánh giá cao về độ cứng và nhẹ. Loại vật liệu này gồm nhựa được gia cố bằng sợi tổng hợp, sẽ cho phép chiếc xe của Lamborghini đạt được hiệu suất cao, có thể tăng tốc từ 0 đến 62 dặm/giờ trong 2,9 giây, với tốc độ tối đa khoảng 217 dặm/giờ. Tuy nhiên, không nhiều người có khả năng bỏ ra khoảng 263.000 euro (355.000 USD) để mua một chiếc Aventador, khi mà mẫu xe này chỉ được lắp ráp 20 chiếc/tuần.
|
Lamborghini có thể tăng tốc từ 0 đến 62 dặm/giờ trong 2,9 giây nhờ phần thân xe được làm bằng sợi cácbon tổng hợp. Nguồn: Internet. |
Bên cạnh việc tăng hiệu suất cho những chiếc “xế hộp”, mục đích của các nhà sản xuất ô tô khi lựa chọn các loại vật liệu nhẹ chính là giảm lượng khí thải. Trong những năm tới đây, các nhà chế tạo xe hơi danh tiếng như Peugeot, Fiat, Volkswagen và Daimler đều dự định giảm trọng lượng các chiếc xe bằng cách sử dụng nhôm. Tuy nhiên, vật liệu tổng hợp nhẹ hơn 30% so với nhôm và nhẹ hơn tới 50% so với thép. Nhà sản xuất ô tô Volkswagen của Đức cho rằng nếu mức giá của vật liệu tổng hợp, hiện đang cao hơn ít nhất là 10 lần so với nhôm và 30 lần so với thép, giảm xuống, thì các nhà sản xuất xe hơi có thể sử dụng loại vật liệu này một cách phổ biến hơn.
Chuyên gia về vật liệu của hãng sản xuất xe hơi Pháp PSA Peugeot Citroen, Louis David nói: "Chúng tôi đã nỗ lực để giảm trọng lượng của những chiếc xe trong nhiều năm qua, nhưng sự thắt chặt các quy định về giảm lượng khí thải tới năm 2020 đã khiến việc tìm ra một giải pháp đột phá nhằm hạn chế cân nặng của những chiếc ô tô trở nên thực sự cần thiết”. Peugeot và nhiều nhà sản xuất ô tô khác đã sử dụng vật liệu tổng hợp để chế tạo một số bộ phận nhỏ của ô tô, nhưng họ không sử dụng công nghệ này cho các bộ phận lớn. Tuy nhiên, hãng sản xuất ô tô nổi tiếng của Đức là BMW đã lên kế hoạch tung ra thị trường mẫu ô tô điện có toàn bộ khoang chở được làm từ vật liệu tổng hợp gồm nhựa được gia cố với sợi cácbon (CFRP) vào cuối năm 2013, kế hoạch đầy tham vọng này đã giúp BMW đang dẫn đầu trong cuộc đua "giải phóng" trọng lượng sản phẩm của ngành chế tạo xe hơi toàn cầu.
Sử dụng phổ biến các vật liệu tổng hợp trong sản xuất ô tô không phải là việc dễ dàng. Liên minh châu Âu (EU) đặt mục tiêu cắt giảm lượng khí thải cácbon điôxít trung bình của các loại ô tô sản xuất trong khu vực khoảng 33% vào năm 2020, tương đương 95 g/km. Tuy nhiên, hầu hết các nhà sản xuất ô tô châu Âu cho rằng việc sử dụng vật liệu tổng hợp cho toàn bộ chiếc xe hơi không thể sớm được thực hiện, khi mà giá của các loại vật liệu tổng hợp vẫn còn quá cao, và ngay cả chi phí gia công các thiết bị làm từ vật liệu này cũng ở mức “trên trời”.
Lôgô VW của hãng Volkswagen là mẫu thử nghiệm đầu tiên sử dụng vật liệu tổng hợp. Giám đốc phát triển thương hiệu VW, Ulrich Hackenberg, cho biết chi phí gia công các phụ tùng làm từ vật liệu tổng hợp vào khoảng 30-50 euro/kg. Trong khi đó, mức giá tương ứng đối với các phụ tùng bằng nhôm là 3 euro và thép chỉ là 1 euro. Ông cho rằng mức chi phí hợp lý cho việc sản xuất các phụ tùng bằng vật liệu tổng hợp là khoảng 15-20 euro/kg.
Hãng ô tô Fiat đã sử dụng công nghệ composite từ khá lâu. Mẫu xe Alfa Romeo 8C của hãng này chứa khoảng 90 kg phụ tùng sử dụng loại vật liệu này. Tuy nhiên, cũng như các nhà sản xuất xe hơi khác, Fiat vẫn đang thận trọng tìm hiểu về những gì mà công nghệ này có thể làm được trên quy mô lớn hơn. Chuyên gia vật liệu của Fiat, Rosanna Serra nói: "Trong những năm gần đây, ngành sản xuất ô tô hàng loạt đã có cơ hội tiếp cận với các vật liệu như thép cường lực, đặt ra thách thức đối với các vật liệu tổng hợp. Tuy nhiên, những vật liệu truyền thống này không thể thách thức tương lai. Chúng vẫn còn nhiều mặt hạn chế".
Theo ông Louis David, các loại ô tô được làm từ sợi cácbon cũng phải đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn như những chiếc xe thông thường, và loại vật liệu tổng hợp này có thể giúp cắt giảm tới 50% trọng lượng của mỗi chiếc xe. Tuy nhiên, do chi phí cao nên các hãng chế tạo xe hơi vẫn chỉ đang "tiến những bước nhỏ" trong việc sử dụng các vật liệu tổng hợp, dự kiến sẽ xuất hiện tại các cuộc triển lãm vào năm 2014 hoặc 2015. Ông hy vọng công nghệ này sẽ được ứng dụng rộng rãi hơn nữa vào năm 2018.
Từ tháng 4/2010, hãng chế tạo ô tô Daimler của Đức đã thành lập liên doanh với tập đoàn Toray Industries của Nhật Bản, nhà sản xuất sợi cácbon lớn nhất thế giới và chiếm tới 34% thị phần toàn cầu, nhằm chế tạo các phụ tùng cao cấp cho dòng xe mui trần Mercedes-Benz SL-Class đời 2013, dự kiến sẽ "trình làng" vào năm 2012 tới. Trong khi đó, hãng xe Đức BMW và doanh nghiệp SGL Group của nước này cũng sẽ hợp tác chi 100 triệu USD để xây dựng một nhà máy chuyên sản xuất sợi cácbon, dùng làm vật liệu siêu bền và nhẹ, chế tạo phụ tùng cho những mẫu xe điện thuộc dự án Megacity. Dự án này có ý nghĩa quyết định trong việc sản xuất những bộ phận nhẹ cân cho dòng xe điện mới của BMW là i3 và i8, dự kiến được đưa lên dây chuyền lắp ráp vào năm 2013. BMW và SGL đã thiết lập liên doanh sản xuất vật liệu siêu nhẹ từ tháng 10/2009, với tổng vốn đầu tư là 230 triệu euro, trong đó, 51% cổ phần trong liên doanh này do SGL nắm giữ. Giám đốc trung tâm Nghiên cứu ô tô tại trường đại học Duisburg-Essen của Đức, Ferdinand Dudenhoeffer nhận định rằng công nghệ composite chắc chắn sẽ là một yếu tố sống còn đối với làng xe thế giới trong tương lai, nó sẽ tạo nên thay đổi căn bản cho nền công nghiệp ô tô, giúp "ép cân" những chiếc xe, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng phát thải CO2.
Minh Trang