با توجه به آنکه در صنعت خودروسازی کیفیت محصول و رقابت پذیری یکی از فاکتورهای پر اهمیت در میان شرکتهای خودروســازی بــرای یافتــن بازار فروش محســوب میشــود، توســعه و بکار گرفتن ابزارهای ممکن بــرای بهبود کیفیــت تولیــدات و رضایتمندی مشــتری ضــروری بــه نظــر میرســد.

امروزه بســیاری از شــرکتهای خودوســازی دنیــا از فناوری پلاســمای ســرد در زمینه هــای مختلف بــرای افزایش بهبــود کیفیت و کارایی تولیدات، رضایتمندی مشتری و متقابلا افزایش درآمد خود به کار گرفته اند.

از جمله کاربرد های پلاسمای سرد در صنعت خودرو سازی می توان به افزایش چسبندگی رنگ به سپر، آبگریزی روکش صندلی ، چسبندگی بدون حباب بین فویل و بدنه پنل، اتصال شیشه اتومبیل،افزایش چسبندگی پروفیلهای EPDM، بهبود چسبندگی الاستومرها و بهبود درزبندی اتصالات و.. توسط پلاسمای سرد اشاره کرد.

پلاسما چیست؟

پلاســما پس از جامد، مایع و گاز حالت چهارم ماده اســت و به مجموعه ای از یون ها، الکترون ها و ذرات خنثی گفته می شود که در مجموع شبه خنثی هستند و رفتار جمعی از خود نشان می دهند.

پلاســما به دو دســته حرارتی و غیر حرارتی تقســیم می شــود که در پلاســمای حرارتی یا تعادلی اجزای پلاســما با یکدیگر در تعادل حرارتی هستند و دمای پلاســما در آن بالاســت و در پلاسمای غیر حرارتی اجزای پلاســما با یکدیگر در تعادل حرارتی نیستند بنابراین پلاسما دارای دمای پایینی است.

برهم کنش پلاســما با ســطح، موجب از بین رفتن آلودگی ها از سطح میشود و همچنین پلاســما باعث ایجاد بمباران یونی و الکترونی و حکاکی های بسیار ریز در ســطح می شــود که از راه ســایش فیزیکی قابل ایجاد نیست.

این روش که شامل تمیز کردن ســطح از آلودگی و زبر کردن سطح است سبب افزایش چســبندگی سطوح میشود. بعلاوه پالسما با فعال کردن عوامل شیمیایی سطح پالستیک، فلز، شیشه، سرامیک و… به افزایش چسبندگی دو سطح کمک میکند.

پلاسمای ســرد یا غیر حرارتی به واسطه دمای پایین خود دارای کاربــرد فراوانی در زمینه های مختلف از جمله صنایع خودرو سازی ، صنایع پزشکی ، نساجی و پردازش سطح ، بهداشت و محیط زیست ، کشاورزی و صنایع غذایی وغیره است. در ادامه به بررسی کاربرد پلاسما در از بین بردن برخی چالش های خودرو سازی می پردازیم.

چالش های صنعت خودرو سازی

در حــال حاضر مســائل متنوعــی فرا روی صنعت خودروســازی هســت که فناوریهای نوین مانند پالســما و نانو به رفع آنها میپردازند. در طول فرآیند تولیــد قطعات خــودرو، موانعی مانند چســبندگی و رنگپذیــری قطعات به خصــوص در پلیمرها وجــود دارد؛ از جانبی دیگــر، زمینههای مختلفی وجود دارد که باعث رقابت در بین شــرکتهای خودروسازی میشود، بعضی از این عوامل عبارتند از:

• کیفیت و زیبایی
• عملکرد و کارایی
• دوام و ماندگاری
• قیمت
• مسائل آلاینده های محیط زیستی
• ایمنی و امنیت

رشــد استفاده از فناوری پالســمای سرد و گســترش کاربرد آن در زمینه های مختلف موجب به وجود آمــدن کاربردهای زیادی در تولید قطعات و اجزای مختلف خودرو و بنابراین صنعت خودروســازی شــده اســت و در دستیابی به بهترین کیفیت و عملکرد و رفع مشکالت موجود، پلاسما راه حل های نوآورانه و قابل اعتمادی را پیشنهاد کرده است.

شــرکتهای خودروسازی و تامین قطعات خودرو بسیاری چون Ford, Honda , Plastika, PVL, Ninix, Magneti Marelli, Kiekert, Hutchinson, Faurecia AKT, Wastaflex, Visteon, Inergy در فهرست مشــتریان شرکت های فعال در حوزه پلاسمای سرد قرار می گیرند.

کاربرد های پلاسما در بخش های مختلف خودرو

چراغ اتوموبیل

چراغ هــای اتومبیل مــدرن از فناوری LED با طول عمر بــالا بهره می گیرند که البته بایســتی کاملا در برابر درطوبت محافظت گردند. بنابراین به هنگام اتصال های جلــو و چراغ عقب کــه از جنس پلی پروپیلــن (PP) و پلی کربنات (PC) هســتند بایستی فرآیند چسب و آب بندی با بهترین کیفیت صورت گیرد.

در چراغ جلو ماشــین، چســبیدن لنزهای پلی کربنات با بدنه پلی پروپیلن از مهمترین مسائل در آب بندی چراغ می باشد. حتی کوچک ترین نشت رطوبت منجر به اختلال لنــز چراغ جلو و تابش نور میشــود.HELLA اســترالیا، یک شــرکت تابعه متعلق به HELLA Hueck KGAA آلمان از فناوری پالســما به منظــور اتصال بهینه لنز به قاب چراغ اســتفاده می کند.

این شرکت شیار بدنه پلی پروپیلنی را قبل از استفاده از چسب سیلیکونی با جت های پلاسمایی دوار تمیز میشوند و فعال میکند. در این عملیات، انرژی سطح بدنه پلی پروپیلن از 35mj/m2 به 72mj/m2 افزایش می یابد و در نتیجه افزایش خواص چسبندگی و آب بندی چراغ تاُمین می شود.

پروفیل های EPDM

آب بندی از نکات بسیار ضروری در وسایل نقلیه است که در محفظه موتور، درب، پنجره ها، محفظه باتری و… حائز اهمیت است. پروفیل های EPDM معمولا درز بندی اتاق اتومبیل در برابر آب، ذرات خاک و کاهش ســطح سر و صدا در داخل اتومبیل را بر عهده دارند.  

شرکت Hutchinson یکی از تولیدکنندگان پیشرو در جهان و تولیدکننده محصولات الاستومر با کیفیت، از اواخر دهه 90پروفیلهای EPDM خود را برای صنعت خودرو با پلاسما فعال میکند.

افزایش انرژی ســطح یک پیش نیاز برای فرآیندهای پس از آن مانند رنگ و یا آب بندی اســت. استفاده از اسپری و قلم مو برای فعال کردن ســطح پبش از فرآیند دارای مشکلات بســیاری مانند بالا بودن آلودگی سطح، پایین بودن سطح چسبندگی و… بود. هم اکنون این دو روش با پردازش ســطح توسط فناوری پلاسما فشار اتمسفری شامل جت های پلاســمایی و پلاسمای قوسی خزنده جایگزین شده است و نسبت به دو روش پیشین سطح رضایت مندی بالایی را ایجاد کرده است.

هم اکنون در شرکت Hutchinson سیستم های پلاسمایی که عمدتا شامل جت های پلاســمایی هستند، شــبانه روزی در 3 یا 4 شیفت با سرعت 20-25 متر بر دقیقه به طور مداوم مشغول به کار هستند. در این عملیات ســالانه حدود 20 میلیون متر از واشــر ها با پلاسما فعال میشوند.

از مزایای این روش می توان به کاهش عدم پذیرش قطعات، افزایش تولید، ایمنی فرآیند، کاهش آلودگی، قابلیت پردازش هندســه های متنوع، سازگاری با محیط زیســت را اشاره کرد. شرکت Volkswagen نیز به منظور افزایش چسبندگی پروفیل های EPDM در درزبندی در اتومبیل ها از فناوری پلاسمای اتمسفری استفاده میکند.

قسمت های داخلی کابین خودرو

امروزه یکی از زمینه های بسیار مهم و پرکاربرد استفاده از پلاسما بهبود خاصیت سطوح پالســتیکی و پلی استر جهت آبدوســتی و بهبود خاصیت چسبندگی آنهاست.

در بسیاری از کارخانه های آلمان از پلاسمای قوس خزنده یا آرایه ای از جت ها برای اصلاح سطوح پلاستیکی استفاده میشود. اخیرا شرکت Peguform مســتقر در جنوب آلمان، یکی از تولیدکنندگان پیشــرو قطعات پلاستیکی جهان برای صنعت خودرو ، پنل ابزار اتومبیل Audi sports Q5 را با پلاســما پردازش میکند.

این پنل از ســه لایه متفاوت تشکیل شده است ساختار فایبرگالس، یک لایه فوم PUR و یک به اصطالاح از جنس PVC .این شــرکت برای افزایش خواص چسبندگی فایبرگالس و فوم PUR از پلاســما به جای شعله استفاده میکند.

مطابق ادعای این شرکت استفاده از پلاسما به جای شــعله، اصلاح کنترل شده و دقیق هندسه های پیچیده، اثربخشی و اطمینان بالاتر در فرآیند تولید، عدم نیاز به ماسک گذاری سطح، امکان انجام عملیات ســطحی بدون ریسک بر قطعه های بلند، کوتاه شدن مراحل کار و کاهش هزینه های عملیاتی را به دنبال خواهد داشت.

برای ســطوح فلزی پلاسما باعث بهبود چســبندگی و آبدوستی و همچنین ســطوح را عــاری از هرگونه چربی ســطحی و آلودگی میســازد. این بهبود چســبندگی میتواند تأثیر بسزایی در اســتحکام آببندی زه ها و اتصال فلز و پلیمر داشــته باشد.

شــرکت فورد در پنل جلوی خودرو MKZ Lincoln برای ایجاد چســبندگی مناســب و بدون حبــاب بین فویل و پنــل از جنس PET از فناوری پلاسما استفاده کرده است.

شیشه ی اتوموبیل

در هنگام نصب شیشه جلو اتومبیل در تولید خودرو، لبه سرامیک گالوانیزه از پانل های شیشه ای باید به یک زه رنگ شده از بدنه فلزی متصل شود. چسبندگی کافی در این منطقه از موارد ضروری در نصب شیشــه اتومبیل اســت. به این منظور معمولا از یک ترکیب شیمیایی فرار استفاده می شود که مشکلات محیط زیست را نیز به دنبال دارد.

شــرکت motor Ford از پلاسما به عنوان روشی سبز برای فرآیند اتصال شیشه اتومبیل استفاده میکند و به این ترتیب حذف کارخانه تولوئن میسر شده است.
اتصال شیشــه در خودرو یک فرآیند پیچیده است. لبه دارای پوشش سرامیکی شیشه باید به یک سطح فلزی پوشش داده شده چسبانده شود. به منظور به دست آوردن چســبندگی دائمی ضروری اســت پیش از چسباندن تمیز کردن و فعال کردن ســطح شیشه انجام گیرد که این عملیات تا کنون توسط عوامل و محلول های شیمیایی بسیار فعال انجام می شد.

در روند جدید شرکت Ford برای اولین بار استفاده از جت چرخشی پلاسمایی برای تمیز کردن میکرومتری و فعالسازی پوشش سرامیکی به خدمت گرفته و آن را جایگزین فرآیند استفاده از خیس مواد شیمیایی کرده است.

از مزایای این استفاده از این تکنیک هوشمندانه و سازگار با محیط زیســت حذف کامل استفاده حلال های شیمیایی، حذف و دفع زباله، کاهش مراحل کاری، قابلیت اتوماســیون ماشینها، کاهش هزینه مواد، کاهش هزینه های عملیاتی را میتوان ذکر نمود.

موتور اتوموبیل

شــرکت TRW یکی از شرکت های پیشــرو تأمین قطعات خودرو از ســال 2007 از پالسما در فرآیند ســاخت پمپ موتــور برای ایجاد مقاومت بیشــتر در برابر شــرایط محیطی اســتفاده میکند.

در این فرآیند در ابتدا درزهای ســطوح آلومینیومی که باید چســب کاری شــود توسط پلاســما تمیز و فعال شــده و بلافاصله پس از آن، آن ها را به صورت انتخابی در شــرایط فشار اتمسفر پوشش داده می شود. پلیمریزاسیون توسط پلاسما حداکثر درجه حفاظت در برابر نفوذ رطوبت و افزایش طول عمر قطعات موتور را فراهم می کند.

بدنه ی خودرو

قسمت های بیرونی خــودرو از طیف وســیعی از مواد اعــم از فلز، پلیمرها و الیاف شیشــه با کیفیت بســیار متفاوت ســاخته می شوند. پلاسما با بمباران یونی و الکترونی و حکاکی های بسیار ریز در سطح سبب سایش فیزیکی، زبر کردن سطح و تمیز کردن سطح از آلودگی می شود.

پلاسما با بمباران یونی و الکترونی و حکاکی های بسیار ریز در سطح سبب سایش فیزیکی، زبر کردن سطح ، تمیز کردن سطح از آلودگی ، آبدوست شدن ســطح و در نتیجه بهبود رنگ پذیری آن میشود. بعلاوه پلاسما به وســیله ایجاد بعضی گروه های عاملی روی سطح موجب فعال شــدن سطح میشود.

به عنوان مثال گروه های هیدروکســیل و کربوکسیل با اتصال به پلی اتیلن سطح را آبدوست میکنند یا گروه های آمید و آمین ســطح را در رنگرزی، پذیرنده رنگ میکنند. به این ترتیب میتوان از پلاسما برای بهبود رنگپذیری اجزای پلی ً استری و پالستیک خودرو مثال بهبود رنگ پذیری و ماندگاری رنگ روی سپر، پنل جلو و عقب خودرو و پنل در  که قسمتهای مهمی در کیفیت و زیبایی خودرو میباشند، استفاده کرد.

شــرکت Fompak ترکیــه که یک از شــرکت متخصص در ســاخت فــوم و قطعات داخلی خودرو اســت و در تامین قطعات شرکت های خودروســازی بزرگی چون Iveco, Maserati Citroen, Ford, Peugeot, Renault, Fiat مشــارکت دارد در افزایش رنگ پذیری بسیاری از قطعات پلیمری خودرو مانند پنل دربها و… از این فناوری استفاده کرده است.

شرکت Ford که همواره به بحث صرفهجویی در هزینه، بهبود کیفیت و مزایای زیســت محیطی توجه ویژه دارد، از پلاسما به عنوان یکی از بهتریــن فناوری های موجود برای رنــگ در صنایع خودرویی یاد کرده اســت.

طبق گزارش هــای ســال 2008 این فرآیند پــس از گذراندن تســت های آزمایشــگاهی، در مرحله اجرای فناوری در فرآیند رنگ سپر از جنس ترموپالستیک TPO( با حجم 40000 سپر در سال) بکار گرفته می شود و خیلی زود برای تولید در مقیاس بالا پذیرش میشود.

منسوجات خودرویی

در صنعت نســاجی از پلاسما به صورت گســترده ای در فرآیند رنگرزی و تکمیل اســتفاده میشود. می توان از پلاسما برای آبگریز کردن و کاهش جذب آلودگی ها در پارچه اســتفاده کرد که نکته بسیار قابل مالحظه ای در منســوجات خودرو است.

استفاده از پالسما برای آبدوست کردن سطوح قبل از رنگرزی ســبب بهبود کیفیت رنگ میشود و سپس آبگریز کردن آن بعــد از رنگرزی مانع از جذب آلودگی هــا، آب و بهبود دوام و کیفیت آن می شــود.

در بسیاری از کارخانه های نساجی معتبر جهان از پلاسما برای بهبود رنگ پذیری و ایجاد آب دوســتی در پارچه یــا آب گریزی آن برای مصارف مختلف توسط مولدهای تولید پلاسمای کرونا و تخلیه الکتریکی سد دی الکتریک ایجاد میشود.

یک نمونه از کاربرد این پارچه ها آبگریز کردن روکشهای صندلی خودرو و منســوجات برای جلوگیری از جذب آلودگی و جذب مایعات اســت. علاوه بر این پلاسما میتواند دوام و مقاومت الیاف را در مقابل پارگی افزایش دهد و از آن در بهبود ویژگی های سطوح کیسه های هوا نیز استفاده شود.

شرکت تایلندی cover seat Yent Hai که یکی از تولید کنندگان روکش های صندلی بــرای انواع مختلف موتــور و اتومبیل نظیر Honda, Vespa, Yamaha و… اســت از فناوری پلاسما برای آبگریز کردن روکش های صندلی استفاده کرده است.

شرکت Europlasma نیز خود روکش صندلی های آب گریز را از جمله محصولات خود در راستای صنعت خودرو ارائه نموده است.

آیندهنگاری پلاسما در صنعت خودرویی

کم کردن آلاینده های موجود در خروجی اتومبیل ها

بحثی که امروزه بسیار مورد توجه است وجود آلاینده ها در هوا و وارد شدن این آلاینده ها از اگزوز اتومبیل ها به محیط زیســت اســت. خودروها مقدار قابل توجهی از آلاینده ها و ذرات معلق و اکســیدهای نیتروژن را وارد محیط میکند که دارای خطرات بسیاری برای محیط زیست و سلامتی بشر است. بنابر این نیاز به فناوری برای کم کردن این آلاینده ها از خروجی گاز خودروها ضروری به نظر میرسد .

امروزه تحقیقات بسیاری بر این ادعا هستند که پلاسما میتواند با شکستن ترکیبات آلاینده خروجی اگزوز اتومبیل ها در جهت کاهش آلودگی محیط زیســت گام بردارد. نمودار مقابل نحوه تأثیر پلاســما در حذف گازهای NOx خروجی اگزوز یک دیزل را توسط پلاسمای سد دی الکتریک نشان میدهد.

چراغ خودرو

تعداد زیادی از ســوانح رانندگی اتفاق افتاده در شــب به دلیل عدم تشخیص مسیر مناسب به دلیل سرعت بالا در تاریکی شب می باشد. بنابراین لامپ های مورد استفاده در چراغ های خودرو دارای اهمیت ویژه ای هســتند. در ابتدا در خودرو از لامپ های تنگستن استفاده میشد.

امروزه در چراغ اتومبیل ها از لامپ های تخلیه الکتریکی استفاده میشود که ناشی از تخلیه الکتریکی بین دو الکترود است . برخی مزایای استفاده از این لامپ ها عبارتند از سرعت پاسخ دهی بالا، بازده بالا، طول عمر زیاد در مقایسه با لامپ های رشته ای و… .

از پلاسمای سرد در لایه نشانی MgF2،CeF3،Zro2،Al2o3 روی سطوح شیشه برای کاهش بازتاب در آن استفاده میشود که بازتاب نور در شیشه چراغ اتومبیل را از ۲۶ درصد به ۵ درصد کاهش میدهد. شرکت volkswagen از فناوری پلاسما در ساخت چراغ اتومبیل ها استفاده میکند.

تولید لایه های ضد مه و خود تمیز شونده

تولید ســطوح با خاصیت خودتمیزشــوندگی بــا دو روش اَب اَبر آبگریــزی و تجزیه فوتوکاتالیســتی آلودگیها امکانپذیر است. گرچه ایجاد خاصیت خودتمیزشوندگی مســتلزم ابرآبگریز کردن ســطوح اســت.

تحقیقات نشــان میدهد که اســتفاده از تجزیه نوری ترکیبات آلی از جمله مواد آالاینده و میکروارگانیســم ها، توســط فلزات نیمه هادی، به دی اکســیدکربن و آب میتواند در داشتن سطوح با خاصیت خود تمیز شوندگی مناســب بسیار مؤثر باشــد .

برای تولید چنین لایه هایی میتوان از لایه نشانی مواد فوتو کاتالیســتی اســتفاده کرد که با دریافت نور، رادیکال های بســیار فعال برای از بیــن بردن آلودگی هــا و تجزیه میکرو ارگانیســم ها ،تولید میکننــد.

یکی از این فوتوکاتالیست های پر کاربرد TiO2 است. تنها مشکلی که وجود دارد تولید این لایه ها با کیفیت بالا و لایه نشانی آنها روی سطوح است. پلاسما دارای این قابلیت برای تولید آینه ها و شیشه های خودرو ضد مه و خود تمیز شونده میباشد.

جمع بندی

صنعت خودرو در ایران به عنوان یک صنعت مادر محسوب می شود که تعداد بســیاری از صنایع دیگر نیز در رشــد و توسعه و تحقق آن همراهی و همکاری دارند؛ لذا دســتیابی به کیفیتی بالاتر و رقابتی در مقایســه با خودروسازان خارجــی میتوانــد نقش اساســی در اقتصاد این حوزه ایفا نماید.

شرکتهای برتر خودروسازی در دنیا، که سهمی قابل قبول از درآمد خود را صرف تحقیق و توسعه تولیدات خود می نمایند، استفاده از فناوری پلاسمای ســرد را به عنوان راه حلی برای افزایــش بهبود کیفیت تولیدات، رضایتمندی مشتری و افزایش درآمد خود دانسته و آن را در حوزه هــای مختلف این صنعت به کار گرفته اند؛ لذا این نکته تبیین میگردد که اســتفاده از پلاســما راه حلی اقتصادی بوده و به کار گیری آن نیز بهترین راه حل محســوب می شده است.

برای بکار گیری فناوری پلاســمای ســرد در ایران امید اســت تا شرکت های خودروســازی با بکارگرفتن این فناوری ســبز در فرآینــد تولیــد خــود درکنــار افزایش رونــق اقتصادی حاصل از ایــن صنعت بزرگ در ایــران گامــی در جهت بهبــود کیفیت و کارایــی محصولات عرضه شــده بــه بازار و رضایت مشــتری از محصــولات تولید داخل بردارند.

از این رو با توجه به پتانسیل های موجود در کشور اســتفاده از فناوری پلاســما در کاربردهای ذیل پیشنهاد میگردد:

• 1- افزایش چسبندگی رنگ به سپر
• 2 -افزایش رنگ پذیری پلیمر ها
• 3- آبگریز کردن منسوجات خودرویی
• 4- بهبود درزبندی اتصالات

منبع : ستاد نانو