Почему автопроизводители используют в автомобилях пластиковые детали?

Пластиковые детали широко используются в автомобилях, потому что они лёгкие, дешёвые и ломаются всего через несколько лет (да, в идеале — сразу после окончания гарантийного срока, по задумке). Обратите внимание, что чаще всего ломаются небольшие детали, подвергающиеся высоким нагрузкам, которые используются в узлах дверных защёлок, узлах направления воздуха в салонных вентиляционных отверстиях, дверных ручках, панельных защёлках и накладках — практически везде, где ожидается высокая локальная механическая или термическая нагрузка.

Я упоминаю о тепловом стрессе, исходя из своего опыта эксплуатации BMW на Ближнем Востоке, где их ручки буквально превращаются в чёрную жижу, а уплотнители капота разрушаются, хотя эти автомобили, предположительно, рассчитаны на то, чтобы выдерживать жару в этом регионе. С моими Honda такого никогда не случалось.

Пластмассы поистине чудодейственны, если их правильно выбрать и спроектировать. Они могут быть не хуже, а то и лучше металлических деталей, которые они призваны заменить, но такое случается редко из-за плохого дизайна, неподходящих характеристик или некачественного производства.

Старый аргумент о лёгком пластиковом воздуховоде и панели кузова не является предметом обсуждения, но часто используется для того, чтобы отвлечь внимание от реальной причины, по которой пластиковые детали так широко применяются.

Они просто не подходят для мест с повышенной механической нагрузкой, о которых только что говорилось, а экономия веса за счёт возврата к металлу незначительна по сравнению с падением надёжности, увеличением стоимости владения и повышением риска для безопасности водителя.

Я аэрокосмический инженер с 40-летним опытом работы в разных странах, и я бы поддержал глобальный коллективный иск против всех производителей автомобилей, которые зашли слишком далеко в замене металлических деталей на пластиковые, по-видимому, намеренно нанося ущерб своим клиентам.

Если мы сделаем корпус металлическим, эффективность двигателя автоматически снизится. Двигатель должен приводить в движение всю конструкцию, а если мы добавим металл, который не будет двигаться, производительность автоматически снизится. Пластиковый корпус будет лёгким, поэтому его будет легко перемещать, а нагрузка будет незначительной...

Как сказал @DucatiKiller, вес является основным фактором. Из-за постоянно ужесточающихся стандартов безопасности вес автомобилей постоянно увеличивается. Основная причина этого — стремление максимально снизить вес в как можно большем количестве областей. Автомобили становятся более эффективными, с двигателями меньшего объёма, поэтому они должны быть как можно легче.

Затем идёт стоимость.

Производство изделий из литейных сплавов или стали уже не так рентабельно, как раньше. Детали, изготовленные методом литья под давлением, можно производить массово, они дёшевы в изготовлении, транспортировке и последующей переработке.

Кроме того, достижения в области полимеров делают некоторые виды пластика прочнее металлов.

Может показаться, что эти пластиковые детали легко сломать, но во многих случаях они справляются со своей задачей лучше, чем их металлические аналоги. Они могут треснуть, если на них опереться, но то же самое может произойти и с аналогичной металлической деталью. Помните, что в современном автомобиле конструкция спроектирована таким образом, чтобы при ударе он сминался, как детская шапочка. Во многих случаях металлические детали не так легко деформируются.

От редакции: а ещё есть циничный, но очень убедительный аргумент

Возвращающиеся клиенты

О боже, эта деталь сломалась через три дня после окончания гарантийного срока. Разве это не доса... Я имею в виду... жаль. Вам лучше снова купить эту пластиковую деталь, которую можно приобрести только в дилерском центре. Увидимся через год или около того!

В некоторых автомобилях металла больше, чем в большинстве других. Например, в Rolls-Royce вентиляционные отверстия сделаны из металла.

Но в автомобиле есть много мест, где не стоит использовать металл. Помимо проблем с ценой и весом, о которых говорилось в других ответах, у металла есть проблема с шумом. Особенно если вы используете тонкий листовой металл, он будет хорошо проводить шум и вибрацию. Поэтому его нежелательно использовать, например, в вентиляционных каналах, на внутренних панелях и т. д.

Металл также нежелателен в тех местах, где с ним будут контактировать пассажиры автомобиля: например, на приборной панели, центральной консоли, задней части передних сидений. Все эти элементы необходимо хотя бы немного обшить. Это гораздо более трудоёмкий (и дорогостоящий) процесс, чем изготовление гибкого пластикового корпуса.

В других местах металл ведёт себя хуже, чем пластик. Пластиковый бампер восстановит форму после незначительного столкновения при парковке, а металлический бампер деформируется навсегда.

Пластик позволяет использовать методы конструирования, которые сложнее реализовать с металлом: с помощью литья под давлением можно получить толстые и прочные детали там, где это необходимо, и тонкие и лёгкие там, где прочность не так важна. Такие детали могут быть намного прочнее и легче, чем их аналоги из листового металла.

Литьё металлов — это процесс, результаты которого в большей степени сопоставимы с литьём под давлением, но он гораздо сложнее и дороже, чем литьё под давлением или обработка листового металла.

Наконец, существует множество автомобилей с прочными пластиковыми деталями. У меня было несколько таких машин, в которых не сломалось ни одной детали, даже когда им было по 10–12 лет. Вряд ли можно найти более прочный автомобиль, чем Twingo.

Снижение веса

Использование металлических компонентов в автомобиле вместо пластиковых привело бы к увеличению веса и снижению общей эффективности и расхода топлива.

Общее энергопотребление в мире при замене пластиковых деталей металлическими будет астрономическим.