W sierpniu 1941 roku Henry Ford jechał przed kamerami z siekierą w kierunku bagażnika dziwnego prototypu. Blacha się nie ugięła, ponieważ nie była blechą: samochód miał karoserię z tworzywa sztucznego, w którym podobno znajdowały się włókna konopne. Prawie całe stulecie później włókna naturalne ponownie znajdują się w samochodach, tym razem w seryjnych pojazdach BMW, Mercedesa i Porsche’a. Historia samochodów z konopią sięga od zagrywki PR z przedwojennych czasów do nowoczesnych biokompozytu, które zmniejszają wagę i emisje.
📑 Inhaltsverzeichnis
Marzenie Forda o karoserii z pola
Prototyp znany jako „Soybean Car“ został zaprezentowany 13 sierpnia 1941 roku na Dearborn Days. Na stalowej ramie rurowej siedziały czternaście płyt plastikowych o grubości około sześciu milimetrów. Pojazd ważył około 900 kilogramów, czyli o trzecią część mniej niż porównywalna karoseria ze stali. To właśnie ta przewaga wagowa była motywacją Forda, ponieważ mniejsza masa oznacza mniejsze zużycie paliwa i większą nośność.
Czy rzeczywiście w płytach znajdowała się konopla, dziś nie da się jednoznacznie potwierdzić. Oryginalna receptura nie jest znana. Popularne przedstawienia mówią o mieszaninie soi, pszenicy, konopi, lnu i ramii. Lowell E. Overly, który znacząco uczestniczył w konstrukcji, opisywał natomiast materiał jako włókno sojowe w żywicy fenolowej z formaldehytem. Naukowcy zajmujący się materiałami uważają za bardziej prawdopodobne, że chodziło o konwencjonalną żywicę fenolową podobną do znanego bakelitu. 13 stycznia 1942 roku Ford otrzymał patent na konstrukcję karoserii z tworzyw sztucznych.
Samochód nigdy nie osiągnął gotowości do produkcji seryjnej. Po wstąpieniu USA do wojny przemysł przeszedł na produkcję zbrojeniową, a projekt zniknął z widoku. Eksperyment Forda pozostał jednak skutecznym symbolem tego, że pojazdy nie muszą być wykonane z metalu. Fakt, że tak często podkreśla się zawartość konopi, zawdzięcza się mniej faktom niż fascynacji rośliną, która już wtedy odgrywała wiele ról przemysłowych. Ford realizował w ten sposób również cel polityki rolnej: produkcja samochodów miała otworzyć amerykańskiemu rolnictwu nowe rynki zbytu i uczynić fabryki bardziej niezależnymi od malejących zasobów stali.
Dlaczego konopla ma sens w produkcji samochodów
Atrakcyjność włókien konopnych tkwi w ich stosunku wytrzymałości do wagi. Jako wzmocnienie w matrycy polimerowej mogą osiągnąć podobną sztywność jak włókno szklane, ale są znacznie lżejsze. Części wykonane z takich kompozytów z włókien naturalnych typowo ważą od trzydziestu do czterdziestu procent mniej niż części porównywalne z tworzywa wzmocnianego włóknem szklanym. Mniejsza waga zmniejsza zużycie paliwa w silnikach spalinowych i wydłuża zasięg samochodów elektrycznych.
Ponadto jest to kwestia bilansu ekologicznego. Konopla wyrasta w jednym sezonie wegetacyjnym, wiąże dwutlenek węgla i wymaga niewiele ochrony roślin. Tam, gdzie włókno naturalne zastępuje włókna produkowane petrochemicznie, zapotrzebowanie na paliwa kopalne części znacznie spada. Według producenta można zmniejszyć użycie tworzyw sztucznych w obustronach wewnętrznych nawet o siedemdziesiąt procent, a związany z tym ładunek CO2 o sześćdziesiąt procent. Dane te dotyczą poszczególnych części, a nie całego samochodu, ale pokazują kierunek. Biorąc pod uwagę coraz bardziej rygorystyczne normy emisji dla floty i rosnące zapotrzebowanie na zrównoważone materiały, każdy zaoszczędzony gram i każdy uniknięty kilogram plastiku naftowego zyskuje na znaczeniu.
Wszechstronna użyteczność włókna nie jest przypadkiem specyficznym dla branży motoryzacyjnej. Od materiałów budowlanych po uszczelnienia, roślina znajduje zastosowanie przemysłowe, jak pokazuje nasz artykuł na temat uszczelniania rur wodnych konopią. W pojeździe włókno trafia przede wszystkim tam, gdzie sztywność i niska waga są ważniejsze niż doskonale gładka powierzchnia, czyli w elementach nośnych za właściwą obustronką.
Renesans włókien naturalnych w BMW, Mercedesie i Porsche’u
W przeciwieństwie do czasów Forda włókna naturalne są dziś stałą częścią nowoczesnych pojazdów. BMW już w modelach i3 i i8 stosowało konopię i podobne włókna w obustronkach drzwi i nośnikach elementów zespołu kierowniczego. W samochodzie wyścigowym M4 GT4 producent zastąpił prawie wszystkie elementy dotychczas wykonane z tworzywa wzmocnianego włóknem węglowym kompozytami z włókien naturalnych, czyniąc samochód seryjny przykładem konsekwentnego stosowania tych materiałów w sporcie motorowym.
Również Mercedes-Benz integruje włókna naturalne w komponentach wnętrza, aby zmniejszyć wagę i poprawić zrównoważoność. Z kolei Porsche montował w 718 Caymanie w wariancie GT4 Clubsport drzwi i spojler tylny z mieszaniny włókien lnu i konopi zamiast czystego włókna węglowego. Jest to jasne: biokompozyty z włókien naturalnych nie są już zjawiskiem niszowym, ale znalazły swoje miejsce w pojazdach premium i sportowych.
Development ten wpisuje się w dłuższą tradycję. Jak konopla przez dziesięciolecia wciąż na powrót pojawiała się w produkcji samochodów, pokazuje nasz przegląd konopi w przemyśle motoryzacyjnym. Przewodnia linia jest zawsze ta sama: lżejsze części przy akceptowalnych kosztach i lepszym bilansie środowiskowym.
Od zestawu do biokompozyt: historia Renew
Kto chce wiedzieć, jak daleko można posunąć zawartość włókna, trafia do Amerykanina Bruce’a Dietzena. Inspirowany książką Jacka Hererá „The Emperor Wears No Clothes“, od 2015 roku budował samochód sportowy, którego karoseria i tapicerka składają się w około sześćdziesiąciu pięciu procentach z wplecionej konopi i w trzydziestu pięciu procentach z bioepoxydu. Podstawą była pozbawiona wnętrza Mazda MX-5 pierwszej generacji. Wynik Dietzen nazwał „Renew“.
Dietzen reklamuje, że jego panele konopne są znacznie bardziej odporne na uderzenia niż blacha stalowa i lepiej wytrzymują wgniecenia. Takie oświadczenia pochodzą od konstruktora i nie są niezależnymi wartościami testowymi, ale pokazują, do czego zmierza ta technologia. Renew pozostał projektem małoseryjnym i demonstracyjnym, który przede wszystkim osiągnął jedno: przywrócił starą ideę samochodów z konopi do świadomości publicznej i połączył ją z ideą neutralności węglowej.
Różnica między producentami serii a projektem takim jak Renew tkwi w ambicji. Tam, gdzie BMW i Porsche celowo stosują włókno w poszczególnych częściach, aby osiągnąć wymieralne korzyści, Dietzen próbował wykonać jak największą część samochodu z odnawialnych surowców. Oba podejścia dążą do tego samego celu z różnych kierunków.
Ograniczenia technologii: wilgoć, pożar i recykling
Jak przekonywające byłyby zalety, biokompozyty z włókien naturalnych mają jasne słabości. Włókna konopne są hydrofilu, czyli przyciągają wodę. Gdy pochłaniają wilgoć, mogą się puchnąć, tracić dokładność wymiarową i osłabiać przyczepność między włóknem a matrycą polimerową. Dlatego stosuje się je preferuje w chronionym wnętrzu i mniej na silnie zaatakowanych przez warunki atmosferyczne powierzchniach zewnętrznych.
Również w zachowaniu się w ogniu włókna naturalne są gorsze od materiałów konwencjonalnych. Ich mniejsza odporność na ogień i stabilność termiczna ograniczają zastosowanie w wysokich temperaturach, dlatego potrzebne są wyposażenia ognioodporne. Ponadto często nie osiągają wytrzymałości na uderzenie i rozciąganie włóknami szklanych, co ogranicza wybór odpowiednich części.
Ambiwalentny jest bilans recyklingu. Czyste włókna naturalne są biodegradowalne, ale większość kompozytów wiąże włókno z żywicami duroplastycznymi, które trudno się oddzielają. Pod koniec życia wiele obustronek wewnętrznych trafia więc do spalania. Przynajmniej włókna naturalne spalają się czystsze niż czyste plastiki naftowe, a badania pracują nad całkowicie biodegradowalnymi matrycami. Konopla odgrywa rolę również poza karoserią w mobilności przyszłości, na przykład w magazynowaniu energii, jak opisuje nasz artykuł na temat baterii konopnych dla samochodów elektrycznych. Samochody z konopi są zatem mniej ciekawostką przeszłości niż cegielką zrównoważonej technologii pojazdów.
Często zadawane pytania
Czy samochód Henry’ego Forda naprawdę był wykonany z konopi?
To niepewne. Zaprezentowany w 1941 roku prototyp miał płyty z tworzywa sztucznego na stalowej ramie. Czy zawierały włókna konopne, nie da się potwierdzić, ponieważ receptura nie jest znana. Jeden z zaangażowanych konstruktorów mówił o włóknie sojowym w żywicy fenolowej. Specjaliści uważają za prawdopodobne tworzywo podobne do bakelitu.
Którzy producenci samochodów dzisiaj używają włókien konopnych?
BMW stosuje konopię i podobne włókna w modelach takich jak i3, i8 i M4 GT4. Mercedes-Benz montuje włókna naturalne w komponentach wnętrza. Porsche użył w 718 Caymannie GT4 Clubsport części z mieszaniny lnu i konopi. Fokus leży zwykle na obustronkach, nośnikach i częściach sportowych.
Ile wagi oszczędza część z biokompozytu konopnego?
Części z biokompozytu z włókien naturalnych są często od trzydziestu do czterdziestu procent lżejsze niż części porównywalne z tworzywa wzmocnianego włóknem szklanym. W obustronkach wewnętrznych użycie tworzyw sztucznych można zmniejszyć w zależności od producenta nawet o siedemdziesiąt procent. Mniejsza waga oznacza mniejsze zużycie paliwa lub większy zasięg.
Jakie są główne wady konopi w samochodzie?
Włókna naturalne pochłaniają wilgoć, co może prowadzić do puchnięcia i gorszej przyczepności. Ich zachowanie się w ogniu i stabilność termiczna są gorsze niż w przypadku włókien syntetycznych. Ponadto biokompozyty duroplastyczne trudno się recykluje. Dlatego konopla zwykle siedzi w chronionym wnętrzu.
Czy istnieje samochód, który prawie całkowicie wykonany z konopi?
Sollten Autohersteller mehr Hanf-Biokomposite in Fahrzeugen verwenden?
Najbliżej tego jest Renew Bruce’a Dietzena. Jego karoseria składa się z około sześćdziesiąt pięciu procent z wplecionej konopi i trzydziestu pięciu procent z bioepoxydu, zbudowana na przebudowanej Mazdzie MX-5. Jest to projekt demonstracyjny, nie samochód seryjny.
Branchen-Update
News, Analysen und Reportagen — mehrmals im Monat direkt in dein Postfach.
Folge uns
