משך הזמן שבו מפרשים עמידים תלוי במידה רבה בחומר ממנו הם עשויים וכיצד חומרים אלו יכולים לעמוד במכות מבלי להתפרק. קחו לדוגמה פוליפרופילן, אחד מהתרמופלסטיקים המודרניים של ימינו, אשר לפי מחקר חדש מת absorbed כמחצית מכוח הפגיעה על ידי כפיפה קלה ואז חוזר למצבו המקורי. גמישות מסוג זה מעניקה לחומרים רכים אלה יתרון על פני מתכות קשיחות כאשר רכבים נוגחים זה בזה במהירויות נמוכות באזורים עירוניים. מוסכי רכב מדווחים על צורך בפחות תיקונים בכלל, וחלק מהتقציות מצביעות על חיסכון בעלויות שיגע עד 34 אחוז בהשוואה למערכות מפרשים ישנות מפלדה שנוטות להתקמט או לשבור upon פגיעה.
יצרני רכב מעדיפים חומרים הממירים אנרגיה קינטית לחום או קול במהלך התנגשויות. סימולציות התנגשות עדכניות מראות:
| חומר | מהירות פגיעה | האנרגיה שנогנת | Деפורמציה קבועה |
|---|---|---|---|
| אלומיניום 2024-T86 | 30 קמ"ה | 78% | ≈ 2.1 מ"מ |
| ויבר קרבון | 40 ק"מ/שעה | 82% | ≈ 1.8 מ"מ |
| פלסטיק TPO | 15 ק"מ/שעה | 63% | ≈ 4.7 מ"מ |
נתונים מאנליזת התנגשות תלוית מהירות (ScienceDirect, 2024) מראים שсплавי אלומיניום כיום מתחרים בסיבי פחמן בבליעת אנרגיה במהירויות מתונות, ובכך מאתגרים את הדרגות הקימות של חומרים.
פגושים מבוססי פולימר מאבדים 12–18% מיכולתם לספוג תקלות לאחר חמש שנים, עקב פירוק מולקולרי הנגרם על ידי קרינת UV. תנודות טמפרטורה בין -30°C ל-80°C מזרזות הופעת סדקים בשל מתח בקומפוזיטי פלסטיק פי שלושה לעומת סביבות יציבות. יצרנים מתגברים על כך באמצעות תוספים מבוססי ננוטכנולוגיה שמפחיתים את קצב התדרדרות UV ב-41% (The European, 2024).
פגושים עירוניים מתמודדים עם 7–11 התנגשויות קלות לשנה (≈15 קמ"ש), ודורשים שחזור אלסטי, בעוד ש конструкציות לכביש מהיר ממוקדות בניהול אנרגיית התנגשות במהירות גבוהה. ניתוח של 23,000 תביעות ביטוח מראה:
אורגניות תרמופלסטיות (TPO) משמשות בעיצוב 72% ממפרשי יצרני ציוד מקורי (OEM) בזכות גמישות מאוזנת ובליעת אנרגיה. תערובות עם 15–20% תוספי גומי מאפשרות למפרשים להתאושש מהתנגשויות במהירויות של 5–8 מייל לשעה ללא עיוות קבוע – קריטי לחנייה אורבנית. נוסחאות חדשות מפחיתות התדרדרות всר-סגול ב-40% בהשוואה לתקנים מ-2020, ובכך עונות על דאגות קיימות בנוגע לריכוך.
קומפוזיטים מתקדמים של פוליפרופילן מגיעים לעוצמת מתיחה של 190% יותר גדולה מדרגות סטנדרטיות תוך שמירה על גמישות. חומרים אלו מפזרים כוחות התנגשות בצורה יעילה ב-23% יותר באמצעות כיפוף מבוקר, כפי שנבדק במדידות סימולציית התנגשות. בניות רב-שכבות משלבות ליבה קשיחה לתמיכה מבנית עם מעטפת חיצונית שמבוטאת לפיזור מחדש של אנרגיה.
בעוד פלדה עמידה במשקולות מרביות גבוהות ב-45%, פלסטיק מצליח יותר במטריקות יומיומיות:
| מאפיין | פגסי פלסטיק | פגסי פלדה |
|---|---|---|
| סיכון לקלקול | ללא (מוצב UV) | גבוה (תלוי בצבע) |
| עלות השיקום | 150–450$ (החלפה) | 800–2,000$ (תיקון) |
| תקופת חיים | 7–10 שנים | 12–15 שנים |
| השפעת משקל | הפחתה של 0.5% בק"מ לגלון | הפחתה של 2.1% בק"מ לגלון |
מערכות פלסטיק מודרניות שקולות לפלדה בביצועים עד 8 קמ"ש ומציעות זמן החלפה מהיר ב-63%.
פולימרים מוגבשים בפיברגלאס (CFRP) מציעים הפחתת משקל של 30–50% בהשוואה לפלדה, מה שמשפר את יעילות הרכב. חומרים מרוכבים אלו סופגים פי ארבעה יותר אנרגיה ליחידת מסה מאשר אלומיניום בהתנגשויות במהירות נמוכה ( דוח הרכב המרוכב 2024 ), ושומרים על שלמותם לאורך מחזורי מתח חוזרים. הטבע האניזוטרופי שלהם מאפשר יישור סיבים מכוון לחוזק ממוקד ללא הוספת נפח.
| חומר | צפיפות (g/cm³) | עוצמת מתיחה (MPa) | עלות לק"ג ($) |
|---|---|---|---|
| פלדה | 7.8 | 420 | 0.80 |
| פלסטיק PP | 0.9 | 35 | 2.20 |
| CFRP | 1.6 | 1,500 | 45.00 |
נתונים: כתב העת הבינלאומי לחומרים מרוכבים לרכב, 2024
פולימר מוג reinforced בסיבי פחמן מציג חוזק טוב יותר ב-5 עד 10 פעמים יחסית למשקל בהשוואה לחומרים כמו פוליפרופילן או TPO. המשמעות היא שפגושים המיוצרים מחומר זה יכולים לספוג התנגשויות במהירות של 12 מייל לשעה תוך עיוות של כ-40% בלבד מזה של חומרים אחרים, כפי שמוצג במחקר שפורסם בכתב העת Materials Science Today בשנה שעברה. לחומר מודולוס קשיחות של כ-500 GPa, כלומר הוא קשיח פי 12 מסיבי זכוכית רגילים. מה שעדיין מרשים יותר הוא היציבות של סיבי הפחמן בטווח טמפרטורות קיצוניות, החל מ-40 מעלות צלזיוס מתחת לאפס ועד 200 מעלות צלזיוס. ברכבים חשמליים שבהם כל אונסיה נחשבת, הפך סיב הפחמן לבחירה מעולה לעיצובנים שצריכים חומר שהוא גם חזק וגם קל משקל בעת ובעונה אחת.
למרות שפגושים מפולימר מאוייר בסיבי פחמן (CFRP) עולים פי שש וחצי מהמחיר של פלדה, חברות כמו הונדאי ו- BMW מתחילות לכלול אותם ברכבים מהמעלה הראשונה שלהן מכיוון שהן טוענות שכל 45 קילוגרם חסכים תורמים לכ-2.1% יעילות דלק טובה יותר. התקדמות טכנולוגית עדכנית ברזינים בעלי אפזר מהיר הצליחה להפחית את עלות הייצור בכ-30% מאז תחילת 2022. בהשקפה קדימה, מרבית המומחים מאמינים שנראה סיבי פחמן בשעריהם של אלומיניום סביב שנת 2028, כאשר האוטומציה תשתרש באמת בתהליך הייצור. גם ניסויים ראשוניים מראים תוצאות מבטיחות, עם ניסויים מסוימים שמצליחים ליצק פגושים שלמים בתוך 90 שניות בלבד.
יצרני רכב משלבים ביתר תכיפות אלומיניום, פיברגלאס ופלסטיק מחוזק בעיצובים היברידיים. סקירת חומרים משנת 2023 מצאה שמערכות אלו מפחיתות את כוחות ההתנגשות ב-30% בהשוואה לפנימנים חד-חومריים, על ידי הפצה אסטרטגית של אנרגיית הפגיעה:
גישה זו משפרת את דירוגי התנגשות תוך חיסכון של 18–22% במסת הפנימן (Belingardi et al., 2017). תוכנות אופטימיזציה טופולוגית מדריכות כיום את העיצוב, ומדמאות נקודות מתח כדי למקסם את יעילות החומר.
לכל צמצום של 10% במשקל הפנימן, יעילות הדלק משתפרת ב-2.1% לפי מחקרי ניתוח התנגשויות. חדשנות מרכזית כוללת:
יצרנים מובילים מייצרים מפרקים ששוקלים פחות מ-8.0 ק"ג באמצעות שיטות אלו, ועומדים בדרישות העמידות ובתקני יעילות הדלק CAFE לדגמים של 2025
יצרני רכב בוחרים בדרכים שונות כשמדובר בייצור כלי רכב עמידים וידידותיים לסביבה. חלק מהחברות החלו להשתמש בפולימרים שמקורם בשאריות חקלאיות במכוניות הרגילות שלהם, מה שמצמצם את פליטות הפחמן בתהליך הייצור בכ-30 אחוז, לפי הטענות שלהם. אחרים משולבים חומרים מוחזקים עם קצף מיוחד בפגושי הקדמיים של משאיות, כדי שיוכלו עדיין לספוג מכה מבלי להתפרק, ובמקביל יעזרו בהפחתת הפסולת הכוללת. קיימת גם מגמה לבנות פגושים עם חיישנים המשולבים בהם. הפגושים החכמים האלה עוזרים לשפר את מערכות העזר לנהג המתקדמות שאנחנו כל כך שומעים עליהן לאחרונה, כלומר שבחירת החומרים כבר לא רק עניין של עמידות, אלא ממלאה תפקיד גם באיך מכוניות אוטונומיות עובדות.
תעשיית הרכב רואה כיום שינוי משמעותי לעבר חומרי פגושים בני קיימא. על פי דו"ח שוק פגושי הפלסטיק לרכב משנת 2024, כ-35% מעיצובי יצרני הציוד המקורי יכללו פולימרים מבוססי צמחים וחומרים מרוכבים אחרים הניתנים למחזור עד שנת 2025. קחו לדוגמה פוליפרופילן מחוזק באצות, שהוא פועל באותה מידה בבלימת פגיעות בהשוואה לפלסטיק רגיל אך משתמש בכמחצית מכמות המים במהלך תהליכי הייצור. ויש עוד משהו שכדאי להזכיר - מערכות מיחזור לולאה סגורה התקדמו כל כך עד שפגושים תרמופלסטיים יכולים לעבור מחזורי פירוק ובנייה מחדש עד חמש פעמים מבלי לאבד את שלמותם המבנית. התפתחות זו משתלבת בדיוק עם מה שהרגולטורים רוצים ומה שהצרכנים מחפשים יותר ויותר ברכבים שלהם כיום.
טכנולוגיית הבמפר העדכנית הופכת למשהו שמעבר להלבשה פלסטיקית פשוטה לרכב. דגמים ראשוניים כוללים כעת קפסולות זעירות ממולאות בחומרים מיוחדים שיכולים לתקן חבלות קטנות באופן עצמאי כשיש צורך בכך. יצרני רכב מוסיפים גם מערכות LiDAR יחד עם חיישני אולטראסאונד רגילים כדי לזהות מכשולים טוב יותר בתנאי ערפל או גשם. שיפורים אלו משפרים את דיוק זיהוי התנגשויות בכ-40 אחוז בתנאים מזוויעים, אם כי שמירה על רכיבי החשמל הרגישים פעילים כראוי בסביבות חמות או קרות במיוחד ממשיכה לגרום לקשיים למפתחים. חוקרים החלו גם לבחון מתכות בעלות צורה נזכרת. כאשר נבדקו, הן נהיות קשיחות כמעט מיד לפני התרחשות התאונה. אם הם יעבדו כמצופה, ייתכן שנראה ירידה של כרבע בפצעים בקרב עוברי אורח בסיטואציות נהיגה עירוניות בהן תאונות קורות najczęściej.
EN