Bildet over: Bilfabrikkene foretrekker å bruke stål, fordi det fortsatt er best og billigst. Men det er utviklet en hel familie med stål som kan gjøre bilen lettere, fordi det er sterkere og gir en stivere konstruksjon med lavere totalvekt. (Foto: Volvo)
Det hevdes stadig at forbruket av fossile drivstoff i kjøretøyer må ned av hensyn til karbonoverskuddet i atmosfæren (CO2). Gassen er en drivhusgass og bidrar til økt atmosfærevarme på jorden. Lettere kjøretøy vil kunne bidra til senkede utslipp av gassen, samtidig som transportarbeidet ivaretas.
Av Stein Bekkevold
Problemet med stål er vekten (densiteten, kg/dm3). Stål er foredlet jern med lavere innhold av uønskede elementer, tilsatt elementer som øker styrken (fastheten). Nesten uansett hva man tilsetter jern for å lage stål av det, så fortsetter egenvekten å være 7,85 kg/dm3.
Poenget må derfor være å bruke en mindre mengde stål uten å svekke konstruksjonen. Der det er mulig av hensyn til påkjenningene (lastene) kan man bruke svært sterke (høyfaste) stål. Det finnes i dag stål i plateform med tre ganger så høy fasthet som tidligere. Dette brukes nå særlig i utsatte steder i moderne kjøretøy.
Kjøretøyet kan bli så mye som 15-20 prosent lettere med denne teknikken. Fordelen med slike stål er at de fortsatt er stål, og kan presses og sammenføyes (punkt-sveises) akkurat som før. De kan behandles og lakkeres akkurat som tidligere stålvarianter.
Mer avanserte stål kan gjøre bilen litt dyrere i produksjon, men på eiersiden kan dette oppveies av lavere forbruk og redusert slitasje.
Andre løsninger
Det finnes andre tekniske løsninger for å bygge lettere kjøretøyer, men de er uten unntak svært kostbare. En metode er å bygge bilen av aluminium. Bruk av aluminium av fly-kvalitet – med like høy eller høyere fasthet som i vanlig karosseristål – vil gjøre en mellomstor bil uforholdsmessig kostbar i innkjøp. Grunnen er at fremstilling av aluminium er svært energikrevende.
Først om man bruker resirkulert aluminium, slik som bl.a. fremstilles av Norsk Hydro i Holmestrand, kan prisen forsvares. Resirkulert aluminium er vesentlig rimeligere fordi omsmeltingen normalt bare krever noen få prosent av den energimengden som går med når ny-aluminium lages.
En annen fordel med aluminium kontra stål, er at metallet ikke ruster. Det får gjerne en naturlig ytre hinne av aluminiumoksid i luft, og dette danner da et sjikt som forhindrer korrosjon. Aluminium kan lakkeres omtrent som stål.
Enda en teknikk er å bygge bilen med et rammeverk av aluminium, og et skall av fiberforsterket plast (kompositt). Så lenge fibrene er av glass er råvareprisen overkommelig, bortsett fra at byggingen stort sett skjer for hånd. Dermed blir bilen langt dyrere enn en masseprodusert bil av stål. Dessuten er sikkerheten ved kollisjoner diskuterbar, fordi en fiberkompositt har en tendens til å detonere snarere enn å la seg trykke sammen slik metall gjør.
Det kan altså se ut til at vi inntil videre må nøye oss med å bygge bilene så lette og sikre som mulig, og at dette fortsatt må gjøres ved å bruke sterkere stål enn før.
Et poeng som påvirker sikkerheten er at en redusert mengde stål kan svekke sikkerheten i kollisjon. Dette kommer av at en konstruksjons stivhet avhenger av utformingen, geometrien.
Dette er et naturgitt forhold som bl.a. styres av slankheten i en søyle eller bjelke. Blir den altfor slank oppstår fare for knekking, altså at konstruksjonen klapper sammen under store påkjenninger. Du kan ikke redusere stålmengden i det uendelige, da svekkes konstruksjonen. Dette er det tatt høyde for i de beregningsprogrammer som fabrikkene bruker for å dimensjonere kjøretøyet.
Det hører til historien at særlig elektriske biler vil dra nytte av lettere stålkonstruksjoner, for da får de flere mil ut av hver kilowatt batterikapasitet – noe som jo er hovedspørsmålet ved denne fremdriftsteknikken.
Om forfatteren: Stein Bekkevold er bil- og fly-ingeniør, og har tidligere arbeidet ved Saab (fly) som konstruktør og i Teknisk Ukeblad som fagredaktør/sjefredaktør.
