Содержание
Почему легковые машины не делают из пластика
Конструкторская мысль не стоит на месте. Это относится и к инженерам-автомобилестроителям. Уже давно они пытаются улучшить кузов легковой машины, полностью отказавшись от использования металла и перейдя на пластик и композитные материалы. К сожалению, этого до сих пор не произошло. Попытаемся разобраться почему.
Недостатки автомобилей из пластика и композитных материалов
Пластик в автомобилестроении применяется довольно активно. Однако дальше декоративных панелей и обвеса дело обычно не идёт. То же можно сказать о карбоне, стекловолокне и других композитных материалах. Почему же так происходит? Вот несколько причин:
- дороговизна. Для современной химической промышленности не составляет проблемы изготовить композитный материал, который будет прочнее титана. Однако цена такого материала будет чрезвычайно высока. Так что автомобиль из него будет по карману очень немногим. Простой пример: автомобиль Pagani Huayra. Его кузов целиком выполнен из высококачественного карбона. Цена этой машины начинается от 1.4 млн. долларов;
Машины, выполненные из альтернативных материалов
Soybean car (англ. «Машина из соевых бобов») – первый в мире автомобиль с кузовом из пластика, созданный Генри Фордом в 1941 году. Дизайн машины был разработан Юджином Грегори. Собственного названия этот экспериментальный автомобиль так и не получил. Кузов машины был создан из пластикового композита на основе соевых бобов.
Помимо сои, в состав композита входила конопля, лён, пшеница и китайская крапива (рами). Инженерам, участвовавшим в разработке машины, строжайше запрещалось разглашать состав материала. Из него было изготовлено 12 кузовных панелей, которые крепились на трубчатом кузовном каркасе. Общий вес машины составлял всего 860 кг. По словам Форда, кузов был вдвое легче и прочнее стального. Но в производство машина так и не пошла. Вначале разразилась Вторая мировая война, и промышленнику стало не до экспериментов. А в 1947 году Генри Форд умер, и о «соевой машине» тихо забыли.
Первый Chevrolet Corvette C1 сошёл с конвейера в 1953 году. Всего было выпущено 300 автомобилей. Это были двухместные родстеры, причём все они были окрашены в белый цвет. Главной особенностью C1 был кузов из стеклопластика, который монтировался на укороченном рамном шасси, взятом от серийных экземпляров Chevrolet Corvette.
Объём двигателя составлял 3.9 литра, мощность — 152 л. c. Производство машины было прекращено в 1962 году, так как было признано экономически нецелесообразным.
Экспериментальный автомобиль ХАДИ-2 был построен в 1961 году в КБ Харьковского автодорожного института. Для изготовления кузова использовалась стеклоткань, сложенная в 10 слоёв. Тканевые слои были разделены слоями парафина, а фиксировалась вся эта конструкция специальным клеем. Каркас кузова был сделан из сваренных друг с другом труб эллиптического сечения. Дверей в кузове не было. Машина была создана в единственном экземпляре и оборудована двигателем от мотоцикла М-72. Впоследствии автомобиль неоднократно переделывался.
В частности, двигатель с М-72 вначале заменили электромотором, а затем мотором от автомобиля «Москвич-412». В серийное производство машина так и не пошла.
Автомобили Trabant (нем. «Спутник») выпускались в 1957 году в ГДР. Одной из особенностей этой машины было отсутствие бензонасоса. Топливный бак стоял рядом с двигателем, и бензин шёл в карбюратор самотёком.
Даже сейчас многие считают, что кузов этой машины был цельнопластиковым. Но это заблуждение. Практически все несущие части кузова были стальными, их производили обычной штамповкой. А вот для декоративных навесных панелей использовался так называемый фенопласт. Это смола на основе фенолформальдегида, смешанного с отходами хлопкового производства (очёсами), которые и служили армирующей основой.
Сегодня немецкая фирма Bayer известна как производитель лекарственных препаратов. Однако в 1967 году она совместно с концерном BMW выпустила автомобиль, ставший легендарным — Bayer K67. Машину никогда не планировалось выпускать серийно. Это был исключительно экспериментальный образец с карбоновым кузовом (за что и был прозван «стеклянной машиной»).
Главным назначением машины была демонстрация достижений немецкой химической промышленности. И следует признать, демонстрация была успешной: при проведении краш-тестов карбоновый кузов оказался вдвое прочнее стальных аналогов, в том числе и при лобовых столкновениях.
Этот странный двухместный автомобиль — детище компании Kor ecologic. Главная особенность автомобиля Urbee Hybrid вовсе не в гибридном моторе, который может работать как на этаноле, так и на бензине. Дело в том, что все детали этой машины были распечатаны на 3D-принтере фирмы Stratasys. В настоящий момент Urbee Hybrid существует в единственном экземпляре, и вряд ли когда-нибудь будет запущен в серию.
Его главной задачей было продемонстрировать возможности 3D-печати. И с этой задачей он блестяще справился.
Автомобиль BMW i3 был выпущен в 2013 году. Этот компактный электромобиль преследовал вполне конкретные цели: быть максимально экологичным, сведя к минимуму своё воздействие на окружающую среду. Кузов BMW i3 изготовлен из углепластика, который крепится к лёгкому алюминиевому каркасу.
Главным достоинством углепластика является то, что он пружинит при лёгких ударах, а затем возвращается в исходное положение. Прочность кузова практически не уступает металлу. Электромобиль успешно прошёл краш-тесты на лобовое и боковое столкновение и набрал четыре балла из пяти возможных. В движение машина приводится электрическим двигателем мощностью в 170 л.с.
Видео: обзор электромобиля BMW i3
Итак, пластик и композитные материалы имеют массу достоинств, главным из которых является стойкость к коррозии. Но к сожалению, у этих материалов есть и недостатки, из-за которых мы ещё долго не увидим на улицах городов цельнопластиковые машины серийного производства.
Как сделать автомобиль своими руками
Желание сделать автомобиль своими руками возникает от вдохновения и мотивации. Это может быть дорогой спортивный автомобиль, который Вы не можете себе позволить купить, либо желание создать автомобиль с собственным дизайном. Есть несколько способов реализовать свою мечту. В этой статье я расскажу о том, как сделать автомобиль своими руками. Рассмотрим как создаётся макет-основа для формовки кузова, способы изготовления кузова автомобиля, а также как можно собрать автомобиль своими руками из готового набора (kit-car).
Содержание:
Что нужно уметь, чтобы сделать автомобиль своими руками?
Процесс создания автомобиля своими руками нельзя назвать простым. Даже известные автопроизводители иногда допускают ошибки в расчётах и сборке автомобилей. Тем не менее, если есть большое желание и умение работать руками, то, используя доступные материалы и инструменты, можно сделать автомобиль самостоятельно. Кроме всего прочего, для этого требуется сильная воля и упорство, тогда можно получить впечатляющие результаты.
Базовые знания и навыки, которые необходимы это: понимание устройства автомобиля, умение работать с металлом, стекловолокном и шпаклёвкой, умение пользоваться сварочным аппаратом, базовые знания электрики автомобиля.
Некоторым вещам, которые Вы не умеете делать, придётся научиться в процессе создания автомобиля. Многое можно изучить из руководств и информации из Интернета. На этом сайте есть статьи об автомобилях, созданных любителями, не обладающих большим опытом и обучавшихся всему в процессе постройки самодельной машины. Вот два примера: статья “о создании драгстера, стилизованного под Ferrari Enzo” и вторая статья “о создании автомобиля Scorpione”. Иногда будет разумно прибегнуть к помощи специалистов. Подумайте, что Вы сможете сделать сами, а для какого этапа лучше привлечь другого мастера. Многим хочется думать, что они первоклассные мастера на все руки и всё смогут сделать самостоятельно, без привлечения помощи. Это, порой, является причиной, почему проект затягивается на слишком долгое время. Ведь то, что может сделать опытный профессионал за день, любитель может провозиться неделю, а то и дольше. К примеру, если Вы не умеете красить, то можно самому подготовить кузов к покраске, а на саму покраску отвезти машину к маляру. Либо обтягивание салона обивочным материалом можно доверить специалистам в этом деле. Таким образом, общий процесс создания автомобиля не будет казаться нереальным.
Мастерская и инструменты
Нужно располагать тёплой мастерской с достаточным свободным пространством.
Изготовление автомобиля своими руками требует наличия необходимых инструментов. Специальные инструменты и станки позволяют сделать работу быстрее и проще, но без них можно обойтись.
Вот основные необходимые инструменты, которые нужны при создании автомобиля своими руками:
- Необходимо иметь хороший верстак с большими тисками.
- Полный набор ручных инструментов
- Дрель, а лучше установку для вертикального сверления
- Болгарка
- Сварочный аппарат (лучше полуавтомат)
- Компрессор. Для покраски и для функционирования пневмоинструментов.
- Краскопульт
- Зажимы разных размеров (для крепления деталей перед сваркой)
- Киянки разных размеров и форм, молотки и поддержки для формовки металла (в случае создания кузова из листового металла).
- Станок «английское колесо» и листогибочный станок (для более лёгкой формовки листового металла). Как уже упоминалось ранее, без этих станков, молотков и киянок можно обойтись, даже если делать кузов из листового металла. Разные методики создания кузова мы рассмотрим в этой статье ниже.
Вот пример автомобиля, кузов которого сделан из алюминия на станке “английское колесо”. Подробнее о мастере и его автомобилях можете почитать в статье “Крис Рунге и его автомобили из полированного алюминия”.
Как самому сделать автомобиль с нуля?
Изготовление автомобиля с нуля предполагает создание всех его компонентов и правильная их компоновка. Это очень непростой процесс и может затянуться на неопределённо долгое время. К примеру, американец Кен Имхофф делая копию автомобиля Lamborghini Countach, максимально приближенную к оригиналу, изготавливал практически всё с нуля, даже колёсные диски. Будучи профессиональным формовщиком металла, он потратил 17 лет, чтобы полностью завершить проект. В интервью он признался, что это было не выгодное занятие и было для него как интересная игра. Чаще всего, при создании автомобиля своими руками, в качестве основы берётся существующий серийный автомобиль и переделывается. Это самый реальный путь сделать автомобиль своими руками – сделать самостоятельно каркас, кузов и интерьер, а все остальные компоненты взять готовыми, у другого автомобиля или нескольких автомобилей. Точно также делают небольшие производители автомобилей по всему миру в последние 50 лет или больше.
Нужно обзавестись необходимыми руководствами по автомобилю, который будет использоваться в качестве донора, чтобы понимать устройство всех его узлов (двигателя, рулевого управления, подвески, тормозной системы, электрики).
Создание собственного дизайна кузова
Многие автолюбители мечтают об обладании одного единственного автомобиля с необычным дизайном, автомобилем своей мечты. Можно спроектировать и сделать такой автомобиль самостоятельно. Начало планирования дизайна и строительства автомобиля начинается с идеи. Дизайн может быть индивидуальным, либо комбинировать в себе существующие формы, взятые с других автомобилей. К примеру, это может быть передняя часть, похожая на одну машину, а задняя — на другую. Когда образ вашего автомобиля будет придуман, то его нужно нарисовать. Существует множество графических компьютерных программ, которые помогут спланировать и спроектировать автомобиль. Решив, как будет выглядеть ваш автомобиль, нужно понять, какая колёсная база под него подойдёт. Нужно выбрать донора, похожего по параметрам, чтобы колёсная база соответствовала, или же её нужно будет изменить.
Изготовление полномасштабного макета-основы для создания кузова
Для создания кузова нужно сделать макет-основу. По этой основе можно будет подгонять листовой металл (формуется станком “английское колесо” или молотками и киянками и на каждом этапе прикладывается к макету), либо сформовать стекловолокно, пропитанное полиэфирной смолой. После формовки кузова, макет-основа никак не участвует в конструкции автомобиля, а готовые панели крепятся к структурным элементам конструкции автомобиля.
Для проектирования может использоваться компьютер (программа CAD или Alias) с дальнейшей распечаткой полномасштабных чертежей на плоттере. Существуют и уже готовые шаблоны популярных автомобилей в электронном виде, которые можно купить или найти в свободном доступе в интернете. Также есть американские компании, которые могут изготовить шаблоны для макета-основы любого автомобиля на заказ.
Виртуальная схема макет-основы для создания копии кузова Mercedes-Benz SLR 300.
Можно использовать и старый метод создания макета-основы, без применения компьютера. В нём есть свои преимущества. Старый метод создания макета-основы применялся кузовостроителями много лет. Для этого должен быть нарисован рисунок всех сторон автомобиля (см. иллюстрацию) со шкалой, которая расчерчена на квадраты.
В переводе на реальный размер, расстояние между линиями составляет 10 дюймов (25 см). По квадратам будет проще контролировать размер и форму при изготовлении макета. Далее, чтобы получить трёхмерную модель рисунков, нужно сделать маленький макет автомобиля. Макет можно сделать из глины для лепки или пластилина. Во время работы с глиной, Вы, приближаясь к финальной форме, скорее всего, многое измените в дизайне. Так происходит, потому что модель предстаёт перед Вами в другой перспективе. После изменений в дизайне, нужно внести изменения в чертёж.
Далее слепленная модель разрезается на поперечные сегменты, которые очерчиваются по контуру (см. фото), и по ним изготавливаются шаблоны из картона. Так как обе стороны автомобиля симметричные, то шаблоны на вторую сторону можно делать только по одной стороне. Каждый шаблон должен быть пронумерован в соответствии с его расположением.
Следующим шагом нужно увеличить эти шаблоны до полного размера. Для увеличения и переноса на бумагу используется проектор. Если нет проектора, то можно увеличить шаблоны, копируя их на большую бумагу, соблюдая пропорции (по квадратам). Потом нужно сделать полноразмерные шаблоны. Для создания окончательных полномасштабных шаблонов лучше всего подходит берёзовая фанера 12 мм, но можно использовать и другой материал (рассмотрим ниже). Теперь нужно собрать все шаблоны воедино, чтобы получить макет-основу для формовки кузова.
Полномасштабный деревянный макет-основа для создания копии кузова Mercedes-Benz SLR 300. Примерка сформованного листового металла на деревянном макете-основе концепта спортивного автомобиля.
Для изготовления макета-основы могут использоваться разные материалы:
- Фанера
- МДФ (более дешёвый вариант фанеры)
- Проволока или арматура
- Монтажная пена+ картон (подходит для создания кузова из стекловолокна)
- Пластилин или глина для лепки
Полномасштабный макет-основа для формовки кузова, сделанный из проволоки.
Разные материалы для создания макета-основы имеют разные особенности. Дерево даёт хорошую визуализацию во время процесса изготовления конструкции, но горит, когда на нём варятся панели кузова. Открытая конструкция (каркас из проволоки) хорошо гнётся в разные изгибы кузова, и дают лёгкий доступ с обратной стороны, для воздействия молотком и поддержкой на листовой металл. Картон и монтажная пена, создающая основной объём, хорошо подходят для создания кузова из стекловолокна (этот процесс мы рассмотрим ниже). Глина для лепки в этом процессе удобна, но самая дорогая вещь. Для создания полномасштабного макета потребуется более 200 кг глины. Стоимость пластилина или глины окупится, если её использовать повторно.
После того, как конструкция 3D-модели автомобиля готова, она будет служить формой для формовки листового металла для кузова автомобиля, либо кузова из стекловолокна.
Способы создания кузова автомобиля своими руками
Вот базовые способы, при помощи которых в наши дни можно сделать автомобильный кузов:
- Каркас + облицовка из формованного листового металла.
- Создание кузова без силового каркаса, с использованием более толстого металла для панелей.
- Создание панелей из отдельных сегментов, свариваемых вместе.
- Формовка из стекловолокна.
- Комбинация способов
Каркас и облицовка (панели из листового металла)
Использование киянки и деревянного штампа, сделанного из массива дерева, для формовки панели кузова.
Это традиционный метод изготовления кузова, использовавшийся ещё при постройке карет. Базовый каркас кузова делается из дерева или металла. Далее листы облицовки крепятся на этот каркас. Кузов такой конструкции чаще всего применяют частные автомобилестроители, так как его легко спроектировать, построить и ремонтировать при повреждении (в отличие от кузова “монокок”, который считается более продвинутым, но применяется реже). Каркасом является так называемая пространственная рама (space frame). Кузов с такой рамой использует множество сегментов профильного металла (обычно стальных), соединённых вместе, чтобы сформировать прочную конструкцию. Прочность достигается за счёт поперечин. Нужно определить нагрузки, которые будут воздействовать на кузов и, в соответствии с этими нагрузками, нужно создать необходимые усиления профильными трубами. С трубами, имеющими квадратное сечение проще работать, чем с круглыми. Их проще стыковать друг с другом. Круглые трубы сложнее соединять, но они более прочные. При формовке листового металла используются киянки, молотки, поддержки, деревянные штампы, станок “английское колесо”.
Панели из толстого металла без пространственной рамы
При этом методе не используется силовой каркас (пространственная рама), на которую навариваются листы. Вместо этого применяются листы большей толщины, которые прочнее обычного листового металла. Жёсткость конструкции придаёт взаимное крепление панелей между собой. Такие кузова крепятся на шасси и должны иметь отдельные структурные элементы (не несущие большой нагрузки), на которые крепятся листы. Таким способом часто делают кузов для хот-рода. Недостатком такого способа является сложность формовки панелей из толстого металла и большой вес автомобиля.
Создание панелей из отдельных сегментов, свариваемых вместе
Панели для создания кузова могут создаваться из нескольких сегментов, сваренных вместе. Для этого, в качестве основы, используется проволочный каркас (для контроля и удержания формы), на который и приваривают все части панели. В зависимости от размера и формы, к обратной стороне панели могут быть добавлены усилители. Такой способ позволяет обойтись без формовки сложных панелей при помощи специальных формовочных станков.
Формовка кузова из стекловолокна
Спортивные автомобили с кузовом из стеклопластика появились ещё в конце 1951 года.
Chevrolet Corvette 1953 года выпуска был первым серийным автомобилем с кузовом из стекловолокна.
Chevrolet Corvette 1953 года выпуска стал первым серийным автомобилем с кузовом из стеклопластика. Человек демонстрирует лёгкий вес кузова.
Стеклопластиковый кузов может быть сформован целиком, одной цельной частью.
Преимуществами кузова из стекловолокна являются лёгкий вес, дешевизна при производстве в небольших количествах, не подверженность коррозии. Недостатками являются низкое визуальное качество получаемой поверхности, требующей дальнейшего выравнивания, стекловолокно не может играть роль силовой конструкции, способной выдержать значительные нагрузки, поэтому должно устанавливаться на каркас.
Для создания макета в сегодняшние дни популярно применение картона (в качестве основного макета-основы, создание которого описано выше) со строительной пеной (для заполнения промежутков между картонными шаблонами) и дальнейшая доводка неровностей шпаклёвкой.
Процесс изготовления макета-основы кузова болида с применением монтажной пены.
Существует два способа сформовать панели из стекловолокна. Оба способа требуют создания полномасштабного макета (как было описано выше).
- Кузов формуется напрямую, сверху макета. Такая формовка потребует дальнейшего выравнивания шпаклёвкой, так как поверхность получается грубой.
- Поверхность макета идеально выравнивается и даже окрашивается. С него делается форма из полиэфирной смолы и стекловолокна. Далее полученная форма усиливается. Её внутренняя часть получается очень гладкой и может использоваться для создания копий панелей из стеклопластика с гораздо более ровной поверхностью, чем при первом способе. Если требуется создавать несколько копий одинаковых деталей, то лучше создать такую форму. В остальных случаях, стекловолокно формуется поверх полноразмерного макета напрямую.
Выбор донора
Автомобиль-донор должен подходить по геометрическим параметрам к вашему проекту. Лучше в качестве донора выбрать надёжный и простой в обслуживании автомобиль, запчасти на который стоят не очень дорого. Чтобы сэкономить, можно, в качестве донора, купить машину с повреждённым кузовом.
Иногда, при создании автомобиля своими руками, используются двигатели от мощных мотоциклов. Они сочетают лёгкий вес и приличную мощность при маленьком объёме.
Кит-кар
Это ещё один способ сделать автомобиль своими руками. Кит-кар (от англ. kit-car) – это автомобильный набор, который продаётся производителем, как комплект запчастей и содержит подробную инструкцию по сборке, а покупатель потом его собирает самостоятельно. Обычно основные механические системы, такие как двигатель и трансмиссия берутся от автомобиля-донора или же покупаются новыми у отдельных производителей.
Кит-кары появились с ранних лет автомобилестроения. В 1896 году англичанин Томас Хилер-Вайт (Englishman Thomas Hyler-White) разработал дизайн для автомобиля, который можно было собирать дома.
В течение 1970‑х годов кит-кары имели кузова, стилизованные под спортивные автомобили, которые были спроектированы, чтобы прикрепляться на раму VW Beetle. Это было популярно, так как кузов этого автомобиля мог легко отделяться от шасси, после чего оставались все механические компоненты, прикреплённые к раме. По этой причине, VW Жук стал одним из самых популярных доноров всех времён. Примеры такой переделки включают Bradley GT , Sterling и Sebring, которые изготавливались тысячами и многие по-прежнему сохранились.
Современные кит-кары представляют собой реплики известных и дорогих автомобилей. Реплики имеют внешний вид, идентичный оригиналу, но кузов сделан из стекловолокна и полиэфирной смолы, вместо листового металла, как оригинальный кузов. Места крепления капота, дверей и крышки багажника, усиливаются металлическими вставками, заламинированными в стекловолокно и смолу.
Infinity G35 coupe, подготовленный к установке нового кузова из стеклопластика. Часть кузова срезана, добавлен силовой каркас нужной формы.
Кит-кары могут быть разной комплектации. Больше распространены кит-кары, которые предназначены только для замены кузова конкретного донора (Re-body Fiberglass Kit). К примеру, Vaydor Body Kit, производит кузова из стекловолокна для Infinity G35 coupe 2003–2007 года. Часть кузова срезается и устанавливается каркас, подходящий по форме к кузову из стекловолокна. Такая переделка требует меньше технических знаний, так как вся техническая часть остаётся от работающего серийного автомобиля.
Кузов компании Veydor на базе Infinity G35 coupe.
Преимущество изготовление автомобиля из набора kit-кара в том, что до вас это уже много раз делали и могут помочь советом. К тому же, сам производитель всегда может оказать поддержку в создании автомобиля. Если же изготавливаете эксклюзивный автомобиль с нуля самостоятельно, то вам остаётся надеяться только на себя.
Подготовка автомобиля к покраске и покраска
По подготовке к покраске есть множество видео и текстового материала. Покраску можно перепоручить другим мастерам, либо сделать самому. Качество покраски на 95% зависит от правильной, качественной подготовки. Краска не скроет неровности и несовершенства поверхности, а лишь подчеркнёт их.
Регистрация самодельного автомобиля
Многое зависит от страны, где вы живёте и требований к автомобилям при регистрации. Если же Вы не собираетесь ездить на автомобиле по дорогам общего пользования, то с этим проблем не возникнет.
В России регистрация самодельного автомобиля реальна. Для этого необходимо пройти целый ряд процедур. Машину нужно будет сертифицировать в лаборатории «Ростехрегулирования». Нужно будет предоставить техническую документацию и чертежи самодельного автомобиля. Конструкция машины должна соответствовать установленным техническим требованиям. Эксперты обратят внимание на габариты автомобиля, рулевое управление, эффективность тормозной системы, работу светотехники. Также будет проверено содержание вредных веществ в выхлопе. После прохождения всех процедур экспертизы владелец самодельной машины получит одобрение (документ). Это даёт возможность получения техпаспорта. Далее следует ещё ряд формальностей до окончательной регистрации автомобиля. При удачном завершении регистрации, владелец автомобиля получает свидетельство о регистрации транспортного средства, где в графе марка авто числится «Самодельный».
https://avtoidei.ru/sovety/12546-pochemu-legkovye-mashiny-ne-delayut-iz-plastika.html
https://kuzov.info/kak-sdelat-avtomobil-svoimi-rukami/