في أغسطس 1941، قاد هنري فورد سيارة نموذجية غريبة أمام الكاميرات وضربها بفأس في صندوقها الخلفي. لم ينثني المعدن لأنه لم يكن معدناً على الإطلاق: كانت السيارة تحمل هيكلاً من البلاستيك يُزعم أنه يحتوي على ألياف الحنفاء. بعد ما يقرب من قرن من الزمان، توجد الألياف الطبيعية مرة أخرى في السيارات، هذه المرة في المركبات الإنتاجية من BMW وMercedes وPorsche. تمتد قصة السيارات المصنوعة من الحنفاء من خدعة إعلامية في فترة ما قبل الحرب إلى مركبات حيوية حديثة جداً تقلل الوزن والانبعاثات.
📑 Inhaltsverzeichnis
حلم فورد بهيكل السيارة من الحقل
تم عرض النموذج الأولي المعروف باسم „سيارة فول الصويا“ في 13 أغسطس 1941 خلال أيام ديربورن. على إطار أنابيب من الفولاذ، كانت هناك أربع عشرة لوحة بلاستيكية بسمك يبلغ حوالي ستة ميليمترات. كانت السيارة تزن حوالي 900 كيلوغرام، أي أقل بحوالي ثلث من هيكل فولاذي مقارن. كان هذا بالذات الميزة في الوزن هي دافع فورد، لأن كتلة أقل تعني استهلاكاً أقل وحمولة نافعة أعلى.
ما إذا كان يوجد حنفاء فعلاً في الألواح، لا يمكن إثباته بشكل قاطع اليوم. لم تُحفظ الصيغة الأصلية. تتحدث الروايات الشهيرة عن خليط من فول الصويا والقمح والحنفاء والكتان والرامي. لكن لويل إي أوفرلي، الذي كان له دور مهم في التصميم، وصف المادة بدلاً من ذلك بأنها ألياف الصويا في راتنج فينولي مع الفورمالديهايد. يعتقد متخصصو علوم المواد أنه من المرجح أن يكون بلاستيكاً فينولياً تقليدياً مشابهاً للبيكليت المعروف. في 13 يناير 1942، حصل فورد على براءة اختراع لتصميم هيكل السيارة البلاستيكي.
لم تصل السيارة أبداً إلى مرحلة الإنتاج. مع دخول الولايات المتحدة الحرب، حولت الصناعة إنتاجها إلى الأسلحة، واختفى المشروع. لكن تجربة فورد ظلت رمزاً فعالاً على أن المركبات لا تحتاج بالضرورة إلى أن تكون مصنوعة من المعدن. أن يتم التأكيد على نسبة الحنفاء بشكل متكرر يرجع إلى حد أقل إلى الوقائع وأكثر إلى الافتتان بنبات لعب العديد من الأدوار الصناعية حتى في ذلك الوقت. كان فورد يتابع أيضاً هدفاً سياسياً زراعياً: كان من المفترض أن يفتح صناعة السيارات أسواقاً جديدة للزراعة الأمريكية وجعل المصانع أكثر استقلالية عن الفولاذ الذي أصبح نادراً.
لماذا يستحق الحنفاء المكان في صناعة المركبات
يكمن جاذبية ألياف الحنفاء في نسبة القوة إلى الوزن. كتعزيز في مصفوفة بلاستيكية، يمكنها أن تحقق صلابة مماثلة لألياف الزجاج، لكنها أخف بشكل ملحوظ. تكون أجزاء المركبات من الألياف الطبيعية عادة أخف بنسبة ثلاثين إلى أربعين بالمائة من الأجزاء المماثلة المصنوعة من البلاستيك المعزز بألياف الزجاج. يقلل الوزن الأقل من استهلاك المحركات الحرارية ويطيل نطاق السيارات الكهربائية.
هناك أيضاً الميزة البيئية. ينمو الحنفاء في موسم واحد فقط، ويربط ثاني أكسيد الكربون في هذه العملية، ويحتاج إلى حماية نباتية قليلة. حيث تحل الألياف الطبيعية محل الألياف المصنوعة من البتروكيماويات، ينخفض الطلب على الموارد المتحجرة في جزء ما. وفقاً لبيانات الشركات المصنعة، يمكن تقليل استخدام البلاستيك في الألواح الداخلية بما يصل إلى سبعين بالمائة والعبء المرتبط به من ثاني أكسيد الكربون بما يصل إلى ستين بالمائة. تشير هذه الأرقام إلى أجزاء فردية، وليس إلى السيارة بأكملها، لكنها توضح الاتجاه. في ضوء حدود الأسطول الأكثر صرامة والطلب المتزايد على المواد المستدامة، يكتسب كل جرام وكل كيلوغرام من البلاستيك المشتق من النفط المحفوظ أهمية متزايدة.
الاستخدام متعدد الأوجه للألياف ليس حالة نادرة في صناعة السيارات. من مواد البناء إلى الأختام، تجد النبات تطبيقات صناعية، كما يظهر مقالنا عن منع تسرب أنابيب المياه بالحنفاء. في السيارة، تهبط الألياف بشكل أساسي حيث تكون الصلابة والوزن الخفيف أكثر أهمية من السطح الخالي من العيوب بصرياً، أي في الأجزاء الحاملة خلف التغليف الفعلي.
عصر النهضة للألياف الطبيعية في BMW وMercedes وPorsche
بخلاف أيام فورد، تعتبر الألياف الطبيعية اليوم جزءاً ثابتاً من المركبات الحديثة. استخدمت BMW بالفعل الحنفاء والألياف المماثلة في الطرز i3 وi8 في تغطيات الأبواب وحوامل لوحات التحكم. في سيارة السباق M4 GT4، استبدل الشركة المصنعة تقريباً جميع العناصر التي تم تصنيعها سابقاً من البلاستيك المعزز بألياف الكربون بمركبات من الألياف الطبيعية، مما يجعل السيارة الإنتاجية بمثابة مثال على الاستخدام المتسق لهذه المواد في الرياضة الحركية.
تدمج Mercedes-Benz أيضاً الألياف الطبيعية في مكونات الكابينة لتقليل الوزن وتحسين الاستدامة. من جانبه، ركب بورشه في طراز 718 Cayman في نسخة GT4 Clubsport أبواباً وجناح خلفياً من خليط من الكتان والحنفاء بدلاً من الألياف الكربونية الخالصة. هذا يوضح أن مركبات الألياف الطبيعية لم تعد ظاهرة هامشية، بل وجدت طريقها إلى السيارات الفاخرة والرياضية.
يندرج هذا التطور في تقليد أطول. كما يوضح استعراضنا حول الحنفاء في صناعة السيارات، كيف اقتحم الحنفاء صناعة السيارات مراراً وتكراراً على مدى عقود. الخيط الأحمر هو دائماً نفسه: أجزاء أخف وزناً بتكاليف معقولة وميزان بيئي أفضل.
من عدة البناء إلى المركب الحيوي: قصة Renew
من يريد أن يعرف كيف يمكن دفع نسبة الألياف بعيداً، سينتهي به الحال مع الأمريكي بروس ديتزن. مستوحى من كتاب جاك هيرير „الإمبراطور لا يرتدي ملابس“، بنى ابتداءً من 2015 سيارة رياضية يتكون هيكلها والحشوات منها تقريباً من خمسة وستين بالمائة من الحنفاء المنسوج وخمسة وثلاثين بالمائة من الإيبوكسي الحيوي. كان الأساس عبارة عن Mazda MX-5 من الجيل الأول تم تفكيكها. أطلق ديتزن على النتيجة „Renew“.
يروج ديتزن بأن ألواحه من الحنفاء أكثر مقاومة للصدمات بكثير من الصلب ويمكنها تحمل الخدوش بشكل أفضل. تأتي هذه التصريحات من بناء الأجهزة نفسه وليست قيمة اختبار مستقلة، لكنها توضح ما تهدف إليه التكنولوجيا. بقي Renew مشروع إنتاج صغير وعرضي أحقق شيء واحد قبل كل شيء: أعاد الفكرة القديمة للسيارات من الحنفاء إلى الوعي العام وربطها بفكرة الحياد الكربوني.
يكمن الفرق بين الشركات المصنعة للسلاسل ومشروع مثل Renew في الطموح. بينما تستخدم BMW وبورشه الألياف بشكل استراتيجي في أجزاء فردية لتحقيق مزايا قابلة للقياس، حاول ديتزن تصنيع أكبر جزء ممكن من السيارة من المواد الخام المتجددة. كلا النهجين يتابعان نفس الهدف من اتجاهات مختلفة.
حدود التكنولوجيا: الرطوبة والحريق وإعادة التدوير
كما تبدو المزايا مقنعة، فإن مركبات الألياف الطبيعية لها نقاط ضعف واضحة. ألياف الحنفاء محبة للماء، لذا فهي تجذب الماء. عندما تمتص الرطوبة، يمكن أن تنتفخ وتفقد الدقة الأبعادية وتضعف الالتصاق بين الألياف ومصفوفة البلاستيك. لهذا السبب، تُستخدم بشكل أساسي في الفراغات الداخلية المحمية وأقل على الأسطح الخارجية المعرضة للعوامل الجوية.
فيما يتعلق بسلوك الحريق، تكون الألياف الطبيعية أقل من المواد التقليدية. تقيد مقاومتها المنخفضة للحريق والاستقرار الحراري استخدامها في درجات حرارة عالية، وهذا هو السبب في أن معالجات مقاومة اللهب ضرورية. بالإضافة إلى ذلك، غالباً ما تفشل في تحقيق قوة الصدمة والشد لمركبات الألياف الزجاجية، مما يحد من اختيار الأجزاء المناسبة.
الميزان متناقض عند إعادة التدوير. الألياف الطبيعية النقية قابلة للتحلل البيولوجي، لكن معظم المركبات تربط الألياف برتنجات متصلبة، والتي يصعب فصلها مرة أخرى. في نهاية العمر الافتراضي، تنتهي العديد من الألواح الداخلية في الحرق. على الأقل، تحترق الألياف الطبيعية بشكل أنظف من البلاستيك النقي المشتق من النفط، والبحث يعمل على مصفوفات قابلة للتحلل البيولوجي بشكل كامل. يلعب الحنفاء أيضاً دوراً خارج الهيكل في حركة المستقبل، على سبيل المثال في تخزين الطاقة، كما يصف مقالنا حول بطاريات الحنفاء لسيارات كهربائية. وبالتالي فإن السيارات المصنوعة من الحنفاء أقل غرابة من الماضي وأكثر عنصراً من عناصر تكنولوجيا المركبات الأكثر استدامة.
أسئلة متكررة
هل كانت سيارة هنري فورد مصنوعة فعلاً من الحنفاء؟
هذا غير مؤكد. كان النموذج الأولي المعروض عام 1941 يحمل ألواح بلاستيكية على إطار فولاذي. ما إذا كانت ألياف الحنفاء موجودة فيه، لا يمكن إثباته لأن الصيغة لم تُحفظ. تحدث أحد المهندسين المشاركين عن ألياف الصويا في راتنج فينولي. يعتقد الخبراء أن البلاستيك الشبيه بالبيكليت مرجح.
أي من مصنعي السيارات يستخدمون ألياف الحنفاء اليوم؟
تستخدم BMW الحنفاء والألياف المماثلة في طرز مثل i3 وi8 وM4 GT4. تركب Mercedes-Benz الألياف الطبيعية في مكونات الكابينة. استخدمت بورشه في 718 Cayman GT4 Clubsport أجزاء من خليط الكتان والحنفاء. يركز الاهتمام عادة على الألواح والحوامل والأجزاء الرياضية.
كم وزناً توفر جزء من مركب الحنفاء؟
تكون أجزاء مركب الألياف الطبيعية غالباً أخف بنسبة ثلاثين إلى أربعين بالمائة من الأجزاء المماثلة المصنوعة من البلاستيك المعزز بألياف الزجاج. في الألواح الداخلية، يمكن تقليل استخدام البلاستيك بما يصل إلى سبعين بالمائة حسب الشركة المصنعة. يعني الوزن الأقل استهلاكاً أقل أو نطاقاً أطول.
ما هي أكبر عيوب الحنفاء في السيارة؟
تمتص الألياف الطبيعية الرطوبة، مما قد يؤدي إلى الانتفاخ والتصاق ضعيف. سلوك حريقها والاستقرار الحراري أسوأ من الألياف الاصطناعية. بالإضافة إلى ذلك، يصعب إعادة تدوير المركبات المتصلبة. لهذا السبب، يجلس الحنفاء عادة في الفراغ الداخلي المحمي.
هل هناك سيارة مصنوعة تقريباً كلياً من الحنفاء؟
Sollten Autohersteller mehr Hanf-Biokomposite in Fahrzeugen verwenden?
أقرب إلى ذلك هو Renew من بروس ديتزن. يتكون هيكله من حوالي خمسة وستين بالمائة من الحنفاء المنسوج وخمسة وثلاثين بالمائة من الإيبوكسي الحيوي، مبني على Mazda MX-5 معدل. إنه مشروع عرض وليس سيارة إنتاج.
Branchen-Update
News, Analysen und Reportagen — mehrmals im Monat direkt in dein Postfach.
Folge uns
