बंपर कितने समय तक चलते हैं, यह ज्यादातर इस बात पर निर्भर करता है कि वे किस चीज से बने हैं और टूटे बिना झटकों को सहने के लिए उन सामग्रियों की क्षमता कितनी अच्छी है। आधुनिक थर्मोप्लास्टिक्स में से एक पॉलीप्रोपाइलीन को लीजिए, जो टक्कर के दौरान थोड़ा सा मुड़कर फिर से अपनी जगह पर लौट आता है, जिससे यह टक्कर के बल का लगभग आधा हिस्सा सोख लेता है, हाल के शोध परिणामों के अनुसार। धीमी गति से शहर में गाड़ियों के एक-दूसरे से रगड़ने के मामले में इस तरह की लचीलापन नरम सामग्री को कठोर धातुओं पर बढ़त दे देता है। मैकेनिक्स की रिपोर्ट के अनुसार समग्र रूप से कम मरम्मत की आवश्यकता होती है, कुछ अनुमानों के अनुसार लागत में बचत 34 प्रतिशत तक हो सकती है, पुराने स्टील बंपर प्रणालियों की तुलना में जो टक्कर के बाद मुड़ या टूट जाते हैं।
ऑटोमेकर्स उन सामग्रियों को प्राथमिकता देते हैं जो टक्कर के दौरान गतिज ऊर्जा को ऊष्मा या ध्वनि में परिवर्तित करती हैं। हाल के क्रैश सिमुलेशन में यह बात सामने आई है:
| सामग्री | प्रभाव गति | अवशोषित ऊर्जा | स्थायी विरूपण |
|---|---|---|---|
| एल्युमीनियम 2024-T86 | 30 किमी/घंटा | 78% | ≈ 2.1 मिमी |
| कार्बन फाइबर | 40 किमी/घंटा | 82% | ≈ 1.8 मिमी |
| टीपीओ प्लास्टिक | 15 किमी/घंटा | 63% | ≈ 4.7 मिमी |
स्पीड-डिपेंडेंट इम्पैक्ट एनालिसिस (ScienceDirect, 2024) के आंकड़े दर्शाते हैं कि मध्यम गति पर अब एल्युमीनियम मिश्र धातुएं कार्बन फाइबर के बराबर ऊर्जा अवशोषण करती हैं, जो लंबे समय से चली आ रही सामग्री की पदानुक्रम प्रणाली को चुनौती देता है।
पॉलिमर-आधारित बम्पर यूवी के कारण आण्विक विघटन के कारण पाँच वर्षों के बाद अपनी प्रभाव प्रतिरोधक क्षमता का 12–18% खो देते हैं। -30°C से 80°C के बीच तापमान में उतार-चढ़ाव स्थिर वातावरण की तुलना में प्लास्टिक सम्मिश्रों में तनाव फ्रैक्चर को तीन गुना तेज कर देता है। निर्माता इसे कम करने के लिए नैनोटेक्नोलॉजी एडिटिव्स का उपयोग करते हैं जो यूवी अपक्षय दर को 41% तक कम कर देते हैं (द यूरोपियन, 2024)।
शहरी बम्पर प्रति वर्ष 7–11 मामूली प्रभावों (≈15 किमी/घंटा) का सामना करते हैं, जिसमें लचीलेपन की वसूली की आवश्यकता होती है, जबकि राजमार्ग डिज़ाइन उच्च-गति दुर्घटना ऊर्जा के प्रबंधन पर केंद्रित होते हैं। 23,000 बीमा दावों के विश्लेषण में दिखाया गया है:
थर्मोप्लास्टिक ओलेफिन (टीपीओ) का उपयोग 72% ओईएम बम्पर डिज़ाइन में उनकी संतुलित लचीलापन और ऊर्जा अवशोषण क्षमता के कारण किया जाता है। 15–20% रबरीकृत संवर्धकों के मिश्रण से बम्पर 5–8 मील प्रति घंटे के प्रभावों से बिना स्थायी विकृति के उबर सकते हैं—जो शहरी पार्किंग के लिए महत्वपूर्ण है। नए सूत्र 2020 के मानकों की तुलना में यूवी अपक्षय को 40% तक कम करते हैं, जो ऐतिहासिक भंगुरता की चिंताओं को दूर करते हैं।
उन्नत पॉलीप्रोपिलीन संयोजन मानक ग्रेड की तुलना में 190% अधिक तन्य शक्ति प्राप्त करते हैं, जबकि लचीलापन बनाए रखते हैं। ये सामग्री नियंत्रित मोड़ के माध्यम से संघटन बलों को 23% अधिक प्रभावी ढंग से फैलाते हैं, जैसा कि दुर्घटना अनुकरण अध्ययनों द्वारा सत्यापित किया गया है। बहु-परत संरचनाएं संरचनात्मक सहारे के लिए एक कठोर कोर को ऊर्जा पुनर्वितरण के लिए अनुकूलित बाहरी आवरण के साथ जोड़ती हैं।
जबकि स्टील अधिकतम भार के 45% अधिक का सामना कर सकता है, प्लास्टिक दैनिक उपयोग के मापदंडों में बेहतर प्रदर्शन करता है:
| विशेषता | प्लास्टिक बम्पर | स्टील बम्पर |
|---|---|---|
| संक्षारण का जोखिम | कोई नहीं (यूवी-स्थिर) | उच्च (पेंट पर निर्भर) |
| मरम्मत की लागत | $150–$450 (प्रतिस्थापन) | $800–$2,000 (मरम्मत) |
| जीवनकाल | 7–10 वर्ष | 12–15 वर्ष |
| भार प्रभाव | 0.5% एमपीजी कमी | 2.1% एमपीजी कमी |
आधुनिक प्लास्टिक प्रणाली 8 मील प्रति घंटे तक के प्रदर्शन में स्टील के बराबर होती है और 63% तेज़ प्रतिस्थापन समय सुनिश्चित करती है।
कार्बन फाइबर-प्रबलित पॉलिमर (CFRP) प्रदान करते हैं इस्पात की तुलना में 30–50% वजन कमी जो वाहन दक्षता में सुधार करता है। ये कंपोजिट कम गति वाले प्रभावों में एल्युमीनियम की तुलना में प्रति इकाई द्रव्यमान चार गुना अधिक ऊर्जा अवशोषित करते हैं ( 2024 ऑटोमोटिव कंपोजिट्स रिपोर्ट ) और लगातार तनाव चक्रों में अखंडता बनाए रखते हैं। इनकी दिशात्मक प्रकृति लक्षित ताकत के लिए बिना अतिरिक्त आयतन के फाइबर संरेखण की अनुमति देती है।
| सामग्री | घनत्व (ग्राम/सेमी³) | तन्य शक्ति (एमपीए) | प्रति किग्रा लागत ($) |
|---|---|---|---|
| स्टील | 7.8 | 420 | 0.80 |
| पीपी प्लास्टिक | 0.9 | 35 | 2.20 |
| सीएफआरपी | 1.6 | 1,500 | 45.00 |
आंकड़े: इंटरनेशनल जर्नल ऑफ ऑटोमोटिव कंपोजिट्स, 2024
कार्बन फाइबर रीइनफोर्स्ड पॉलिमर पॉलिप्रोपाइलीन या टीपीओ जैसी सामग्री की तुलना में वजन के मुकाबले लगभग 5 से 10 गुना बेहतर ताकत प्रदान करता है। इसका अर्थ है कि सीएफआरपी से बने बंपर शोध में प्रकाशित आंकड़ों के अनुसार पिछले वर्ष मटीरियल साइंस टुडे में प्रकाशित शोध के अनुसार अन्य सामग्री की तुलना में केवल लगभग 40% जितना विकृत होते हुए 12 मील प्रति घंटे की टक्कर का सामना कर सकते हैं। इस सामग्री का कठोरता मापांक लगभग 500 गीगापास्कल होता है, जो वास्तव में सामान्य ग्लास फाइबर की तुलना में 12 गुना अधिक कठोर होता है। लेकिन वास्तव में आश्चर्यजनक बात यह है कि कार्बन फाइबर शून्य से 40 डिग्री फारेनहाइट से लेकर 200 डिग्री तक के चरम तापमान में कितना स्थिर रहता है। विद्युत कारों के लिए, जहां हर औंस मायने रखता है, यह तब एक उत्कृष्ट विकल्प बन जाता है जब डिजाइनरों को एक साथ ऐसी चीज की आवश्यकता होती है जो मजबूत और हल्की दोनों हो।
हालांकि कार्बन फाइबर से मजबूत पॉलिमर (सीएफआरपी) बंपर की कीमत इस्पात की तुलना में लगभग छह गुना अधिक होती है, फिर भी हुंडई और बीएमडब्ल्यू जैसी कंपनियां अपने शीर्ष श्रेणी के वाहनों में इनका उपयोग शुरू कर रही हैं क्योंकि वे दावा करते हैं कि हर 100 पाउंड वजन कम करने से लगभग 2.1% बेहतर ईंधन बचत होती है। त्वरित उपचार राल में हाल की प्रगति ने शुरुआती 2022 के बाध्य उत्पादन लागत में लगभग तीस प्रतिशत की कमी की है। आगे देखते हुए, अधिकांश विशेषज्ञों का मानना है कि उत्पादन प्रक्रिया में स्वचालन वास्तव में तेजी लाने के बाद लगभग 2028 तक कार्बन फाइबर की कीमत एल्युमीनियम के बराबर हो जाएगी। कुछ परीक्षण चल रहे हैं जो आशाजनक भी हैं, जिनमें कुछ प्रयोगों ने पूरे बंपर को केवल नब्बे सेकंड में ही ढालने में सफलता प्राप्त की है।
ऑटोमेकर्स अब अधिकांशतः हाइब्रिड डिज़ाइन में एल्युमीनियम, कार्बन फाइबर और प्रबलित प्लास्टिक्स को शामिल कर रहे हैं। 2023 की एक सामग्री समीक्षा में पाया गया कि ये प्रणाली एकल-सामग्री बम्परों की तुलना में प्रभाव ऊर्जा को रणनीतिक रूप से वितरित करके टक्कर के बलों को 30% तक कम कर देती हैं:
इस दृष्टिकोण से बम्पर के द्रव्यमान में 18–22% की कमी आती है जबकि क्रैश रेटिंग में सुधार होता है (बेलिंगार्डी एट अल., 2017)। अब टॉपोलॉजी अनुकूलन सॉफ्टवेयर डिज़ाइन का मार्गदर्शन करता है, जो पदार्थ की दक्षता को अधिकतम करने के लिए तनाव बिंदुओं का मानचित्रण करता है।
क्रैश विश्लेषण अध्ययनों के अनुसार, बम्पर के वजन में हर 10% की कमी ईंधन बचत में 2.1% की वृद्धि करती है। प्रमुख नवाचारों में शामिल हैं:
अग्रणी निर्माता इन विधियों का उपयोग करके 8.0 किग्रा से कम वजन वाले बम्पर बना रहे हैं, जो 2025 के मॉडल के लिए दोनों टिकाऊता मानकों और CAFE ईंधन दक्षता आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
वाहन निर्माता कंपनियाँ वाहनों को मजबूत और पर्यावरण के अनुकूल बनाने के मामले में अलग-अलग रास्ते अपना रही हैं। कुछ कंपनियों ने अपनी सामान्य कारों में खेती के कचरे से बने पॉलिमर का उपयोग शुरू कर दिया है, जिससे उत्पादन के दौरान कार्बन उत्सर्जन में लगभग 30 प्रतिशत की कमी आती है, जैसा कि वे दावा करते हैं। अन्य कंपनियाँ ट्रकों के सामने के बंपर में रीसाइकिल सामग्री को विशेष फोम के साथ जोड़ रही हैं ताकि वे टक्कर झेल सकें बिना टूटे, और साथ ही कुल कचरा कम करने में मदद मिले। सेंसर युक्त बंपर बनाने की भी एक प्रवृत्ति है। ये स्मार्ट बंपर हाल के समय में बहुत चर्चित उन्नत ड्राइवर सहायता प्रणालियों (एडीएएस) में सुधार करने में मदद करते हैं, जिसका अर्थ यह है कि सामग्री के चयन का उद्देश्य केवल मजबूती नहीं रह गया है, बल्कि यह स्वचालित वाहनों के कामकाज में भी भूमिका निभा रहा है।
आजकल ऑटोमोटिव उद्योग में स्थायी बंपर सामग्री की ओर एक वास्तविक परिवर्तन देखा जा रहा है। 2024 के ऑटोमोटिव प्लास्टिक बंपर बाजार रिपोर्ट के अनुसार, वर्ष 2025 तक लगभग 35% मूल उपकरण निर्माता डिज़ाइनों में पौधे आधारित पॉलिमर और अन्य रीसाइकिल योग्य संयुक्त सामग्री शामिल होंगे। उदाहरण के लिए शैवाल से सुदृढ़ित पॉलीप्रोपाइलीन लें—यह सामान्य प्लास्टिक की तुलना में झटके अवशोषित करने में ठीक उसी तरह काम करता है, लेकिन निर्माण प्रक्रिया के दौरान लगभग आधी मात्रा में पानी का उपयोग करता है। और एक और बात ध्यान देने योग्य है—बंद लूप रीसाइक्लिंग प्रणाली में इतनी अधिक प्रगति हुई है कि थर्मोप्लास्टिक बंपरों को संरचनात्मक बल खोए बिना वास्तव में पाँच बार तक तोड़कर और फिर से बनाया जा सकता है। यह विकास आज के उपभोक्ताओं की बढ़ती आवश्यकताओं के साथ-साथ नियामकों की आवश्यकताओं के भी पूरी तरह से मेल खाता है।
नवीनतम बंपर प्रौद्योगिकी केवल कारों के लिए प्लास्टिक कवर तक सीमित नहीं रह गई है। कुछ प्रोटोटाइप में अब छोटी-छोटी कैप्सूल होती हैं जो विशेष सामग्री से भरी होती हैं, जो आवश्यकता पड़ने पर छोटी खरोंचों को स्वयं ही ठीक कर सकती हैं। कार निर्माता धुंध या बारिश के मौसम में बाधाओं का पता लगाने में बेहतर सहायता के लिए नियमित अल्ट्रासाउंड सेंसर के साथ-साथ LiDAR प्रणालियाँ भी जोड़ रहे हैं। इन सुधारों से खराब मौसम में टक्कर का पता लगाने की सटीकता लगभग 40 प्रतिशत तक बढ़ जाती है, हालांकि बहुत गर्म या ठंडे वातावरण में संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक घटकों को ठीक तरीके से काम करते रहने के लिए इंजीनियरों के लिए चुनौती बनी हुई है। शोधकर्ता इन आकार में बदलने वाली धातुओं (मेमोरी शेप मेटल्स) के साथ प्रयोग करना भी शुरू कर चुके हैं। परीक्षण के दौरान, वे वास्तव में दुर्घटना होने से लगभग तुरंत पहले कठोर हो जाते हैं। यदि ये अपेक्षित तरीके से काम करते हैं, तो शहरी ड्राइविंग की स्थितियों में, जहां दुर्घटनाएं अक्सर होती हैं, पैदल यात्रियों के चोट लगने की संख्या लगभग एक चौथाई तक कम हो सकती है।
EN