플라스틱 엔진은 자동차를 가볍게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다

Jul 25, 2023

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돈 셔먼

보잉 787 여객기가 내년에 상용 서비스를 시작하면 여행자들은 첨단 복합 플라스틱으로 만들어진 날개와 동체를 타고 운송될 것입니다.

이는 논리적인 질문을 제기합니다. 현대의 플라스틱이 시속 600마일의 속도를 낼 수 있을 만큼 충분히 견고하다면 왜 자동차 엔진은 여전히 ​​6,000년이나 된 공정인 용융 금속을 주형에 부어서 만들어지는 걸까요?

그러한 불평등은 철과 알루미늄 엔진을 털북숭이 매머드의 길로 보내기 위해 30년을 보낸 뉴저지 엔지니어 Matti Holtzberg에게 특히 거슬리는 일입니다. 그가 1980년대에 설계하고 제작한 플라스틱 동력장치는 프로 모터스포츠에서 경주하기에 충분히 견고하다는 것이 입증되었습니다.

그러나 홀츠버그 씨는 주요 중량 및 비용 절감이라는 이점이 위험을 감수할 가치가 있다는 점을 자동차 제조사들에게 설득하는 데 실패했습니다. 따라서 오래 지속되는 배터리 및 진입로에 바로 사용 가능한 수소 연료 전지와 마찬가지로 플라스틱 엔진은 아직 결실을 맺지 못한 상태로 남아 있습니다.

Holtzberg 씨를 계속 움직이게 하는 것은 때때로 그가 자신의 사고 방식으로 전환시키는 동맹입니다. 최근 그는 12,000명의 직원과 100억 달러의 연간 수익을 보유한 글로벌 화학 회사인 Huntsman Corporation of Houston과 전략적 파트너십을 체결했습니다. 자동차 산업 공급업체로서 Huntsman의 입증된 기록은 플라스틱 엔진을 실험실에서 벗어나 자동차 엔지니어들이 다음 단계의 연비 목표를 달성할 수 있는 방법을 찾고 있는 시험장으로 옮기는 데 필요한 영향력을 가져올 수 있습니다.

홀츠버그 씨는 플라스틱을 주류로 옮기려는 시도에 좌절한 최초의 선구자가 아닙니다. 헨리 포드(Henry Ford)는 제2차 세계 대전의 군비 증강으로 인해 철강 공급이 부족했던 시대에 차체용 대체 재료를 연구하는 프로젝트를 의뢰한 초기 플라스틱 챔피언이었습니다. 그리고 그는 이 개념을 홍보하는 데 앞장섰습니다. 1941년에 그는 실험적인 플라스틱 트렁크 리드의 견고함을 보여주기 위해 자신의 개인 차량을 도끼로 두들겼습니다.

수년 동안 포드 자동차에는 플라스틱 경적 버튼, 변속 손잡이, 도어 핸들 및 대두박으로 성형한 타이밍 기어가 장착되어 있었습니다. Ford는 비용 절감, 무게 절감, 내부식성 때문에 플라스틱에 매력을 느꼈습니다.

헨리 포드가 세상을 떠난 지 6년 후, 그의 꿈은 마침내 실현되었습니다. 유리 섬유 차체 패널을 갖춘 150만 대 이상의 Chevrolet Corvette 중 첫 번째 차량이 1953년에 General Motors 조립 라인에서 생산되기 시작했습니다.

그 이후로 자동차는 꾸준히 증가하는 플라스틱 함량으로 인해 이익을 얻었습니다. 에너지부에 따르면 전형적인 북미산 차량에는 현재 300파운드 이상의 재료가 포함되어 있어 강철 다음으로 두 번째로 큰 재료 유형이 되었습니다. 그러나 주요 파워트레인 구조 구성 요소(엔진 블록, 실린더 헤드, 변속기 케이스, 액슬 하우징)는 견뎌야 하는 열과 응력 때문에 여전히 철이나 알루미늄 주물입니다.

Holtzberg 씨의 변화 노력은 적어도 1969년으로 거슬러 올라갑니다. 뉴저지 주 Hackensack에 있는 공공 도서관에서 잡지 기사를 읽은 후 그는 엔진 내부의 가혹한 조건을 견딜 수 있을 만큼 견고하다고 알려진 새로운 플라스틱에 대해 알게 되었습니다. 그는 샘플을 얻어 피스톤을 만들어 친구의 Austin Mini 엔진에 설치했습니다.

플라스틱 피스톤은 20분 동안 지속되었습니다.

Holtzberg 씨는 계속해서 노력했습니다. 1970년대에 그는 플라스틱 피스톤(지금은 연소 온도를 견딜 수 있는 알루미늄 크라운 포함)과 경주용 엔진용 플라스틱 커넥팅 로드를 만들고 판매했습니다. 그는 79년에 플라스틱 집약적 엔진을 개발하기 위해 폴리모터(폴리머 모터의 약칭)를 설립했습니다.

Ford Pinto 2.3리터 4기통의 복제품인 최초의 폴리모터는 블록, 피스톤 스커트, 커넥팅 로드, 오일 팬 및 대부분의 실린더 헤드에 플라스틱을 사용했습니다. 보어 표면, 피스톤 크라운 및 연소실 라이너는 철 또는 알루미늄이었습니다. 크랭크샤프트와 캠샤프트는 표준 금속 부품이었습니다.