General Motors розробила інноваційний алюміній для двигунів внутрішнього згоряння
Американські науковці розробили нові алюмінієві сплави, які можуть зробити двигуни вантажних автомобілів легшими та економічнішими без втрати міцності. Дослідники Окриджської національної лабораторії (ORNL), яка входить до структури Міністерства енергетики США, спільно з General Motors успішно випробували матеріали нового покоління на перспективному двигуні LMHE (Low-Mass, High-Efficiency).
Результати випробувань показали, що використання нових матеріалів дозволило зменшити масу двигуна приблизно на 15% та підвищити паливну ефективність більш ніж на 10% у порівнянні з традиційними конструкціями.
Створення легших двигунів для важких пікапів та комерційного транспорту довгий час залишалося складним інженерним завданням. Такі мотори працюють під великими навантаженнями та мають витримувати високі температури протягом тривалого часу. Саме тому для відповідальних компонентів часто використовують міцні, але важкі матеріали, які негативно впливають на масу автомобіля та витрату пального.
Звичайні алюмінієві сплави дозволяють суттєво зменшити вагу, однак вони не завжди здатні зберігати необхідну міцність в умовах високої температури та тиску. Розробка ORNL має вирішити цю проблему завдяки поєднанню малої маси та підвищеної термостійкості.
Фахівці випробували два нові алюмінієві сплави. Перший отримав назву ACMZ (AlCuMnZr) і призначений для деталей, виготовлених методом лиття. Саме його використали для блоку циліндрів та головок циліндрів експериментального двигуна GM. Матеріал розроблений для збереження високої міцності під дією температурних і механічних навантажень.
Другий сплав - DuAlumin3D - створений для виробництва деталей за допомогою 3D-друку. З нього виготовили поршні двигуна. За даними ORNL, цей матеріал демонструє одне з найкращих поєднань міцності та довговічності серед конструкційних алюмінієвих сплавів, розрахованих на роботу в екстремальних температурних умовах.
Метою спільного проєкту ORNL і General Motors було створення технологій для нового покоління двигунів великосерійних вантажних автомобілів - легших, ефективніших і доступних у виробництві, але без втрати потужності та ресурсу.
Важливою частиною розробки став новий підхід до створення матеріалів. Зазвичай шлях від ідеї нового автомобільного сплаву до його використання у реальних компонентах може тривати 10-15 років. Команда ORNL застосувала комп'ютерне моделювання, сучасні методи матеріалознавства та прискорені випробування, що дозволило скоротити цей процес приблизно до двох-чотирьох років.
Проєкт General Motors за участі ORNL та постачальників уже пройшов серію перевірок на продуктивність і довговічність. У 2025 році розробка отримала нагороду R&D 100 Award, яку присуджують найважливішим технологічним інноваціям року, а також відзнаку Міністерства енергетики США.
У ORNL зазначають, що зменшення маси двигуна без втрати надійності напряму впливає на ефективність автомобіля: легший силовий агрегат дозволяє скоротити витрати пального, зменшити експлуатаційні витрати та підвищити енергоефективність транспорту.
Успішні випробування показують, що нові матеріали можуть стати одним зі шляхів розвитку економічніших вантажних автомобілів наступного покоління, де виробникам не доведеться обирати між меншою масою, потужністю та довговічністю двигуна.
