Trong một liên kết nghiên cứu giữa khoa học và các công ty, Volkswagen đang nghiên cứu vật liệu ô tô của tương lai: Những sáng tạo dựa trên cellulose và nấm (polyme sinh học) có thể sớm thay thế da và giúp bảo vệ khí hậu. Đây là cái nhìn sâu sắc về nghiên cứu cơ bản.
Lần đầu tiên bước vào “Open Hybrid LabFactory” (OHLF) ở ngoại ô Wolfsburg giống như một con đường mòn phiêu lưu trong một trò chơi máy tính. Tại trung tâm của khuôn viên nghiên cứu là trung tâm kỹ thuật, một hội trường cao vài tầng. Hệ thống đúc, hệ thống ép phun, công nghệ nén và rô bốt công nghiệp thiết lập giai điệu. Vật liệu của những chiếc ô tô tương lai đang được nghiên cứu trong lồng dây và tủ kính – mục đích là làm cho hàng dệt may, kim loại, chất dẻo và vật liệu tổng hợp thậm chí còn nhẹ hơn và bền vững hơn, nhưng cũng ổn định như các vật liệu ngày nay.
Open Hybrid LabFactory là đại diện của mô hình hợp tác công tư, có nghĩa là các cơ sở giáo dục đại học và các doanh nghiệp công nghiệp hợp tác chặt chẽ với nhau tại đây. Các thành viên đầy đủ bao gồm thành phố Wolfsburg, Trung tâm Nghiên cứu Ô tô Niedersachsen (NFF), Hiệp hội Fraunhofer và Đại học Kỹ thuật Braunschweig. Và về khía cạnh công nghiệp, nhiều nhà cung cấp công nghiệp ô tô và các công ty chế biến kim loại và nhựa cũng tham gia vào nghiên cứu cùng với Volkswagen.
Trung tâm kỹ thuật: Tổng cộng có 13 phòng thí nghiệm được tập hợp xung quanh nhà máy nghiên cứu trung tâm. Bản quyền: Isabell Massel
Sự chuyển đổi của tính di động cũng đang thay đổi công việc đang được thực hiện tại khuôn viên nghiên cứu – ban đầu trọng tâm chính là xây dựng nhẹ, giờ đây, nền kinh tế vòng đang ngày càng trở nên quan trọng. Tiến sĩ Marko Gernuks đại diện cho Volkswagen trong hội đồng quản trị OHLF. Ông nói: “Chúng tôi muốn thiết kế các quy trình, vật liệu và thành phần theo cách mà chúng tạo ra những cải tiến đáng kể cho nền kinh tế vòng tròn. Với suy nghĩ này, chúng tôi đang có kế hoạch phát triển chất dẻo mới từ vật liệu tái chế, chúng tôi muốn tự động hóa quy trình tháo dỡ sao cho tiết kiệm khi phân tách vật liệu thành các loại đơn lẻ, và chúng tôi đang lựa chọn vật liệu tự nhiên trong chu trình hữu cơ. ”
“
Chúng tôi muốn thiết kế các quy trình, vật liệu và thành phần theo cách mà chúng tạo ra những cải tiến đáng kể cho nền kinh tế vòng tròn.
____
Tiến sĩ Martina Gottschling của Tập đoàn Volkswagen Đổi mới cũng đang làm việc trong lĩnh vực sáng tạo này. Trọng tâm chính hiện tại của cô là nghiên cứu cơ bản cho thế hệ tiếp theo của các sản phẩm thay thế da, vì Volkswagen đã đưa ra quyết định chung là không còn sử dụng các sản phẩm động vật cho ID chạy hoàn toàn bằng điện. gia đình. Tuy nhiên, nhu cầu về các lựa chọn thay thế da chất lượng cao, không phải động vật cũng đang tăng lên ở các dòng sản phẩm khác. Lý do là lượng khí thải carbon của da tương đối cao so với các vật liệu khác, vì chăn nuôi gia súc cũng phải được tính đến.
Vì vậy, các công nghệ mới hứa hẹn sẽ giảm đáng kể lượng khí thải carbon và cải thiện khả năng bảo vệ khí hậu trong quá trình này.
Chất thay thế da được làm từ cellulose nguyên chất
Một cách tiếp cận mà các nhà nghiên cứu Volkswagen cảm thấy có tiềm năng to lớn là phát triển vật liệu sinh học. Và các loại cây công nghiệp như hạt cải dầu và gỗ lá kim hoàn toàn không phải là lựa chọn duy nhất. Vật liệu sinh học cũng có thể được sản xuất trong phòng thí nghiệm. Ví dụ, Tiến sĩ Gottschling hiện đang nghiên cứu cellulose tinh khiết, ở trạng thái tự nhiên, được tìm thấy trong thành tế bào thực vật, ví dụ như trong gỗ. Trong phòng thí nghiệm, nó có thể được sản xuất ở trạng thái tinh khiết bằng cách sử dụng vi khuẩn.
Polyme tự nhiên có nhiều đặc tính hữu ích, chẳng hạn như rất ổn định và nhất quán. Ở dạng tinh khiết, không lai tạp, nó cũng rất phù hợp với các quy trình tái chế và có thể được ủ sau khi sử dụng – một ưu điểm khác.
Vì vậy, liệu bọc ghế của xe Volkswagen có sớm được làm từ xenlulo sản xuất trong phòng thí nghiệm? Martina Gottschling giải thích: “Cellulose có tiềm năng to lớn, liệt kê một loạt các lợi ích. Ví dụ, tại OHLF, có thể nuôi cấy xenluloza tinh khiết ở các dạng mong muốn. Và quá trình canh tác rất dễ mở rộng quy mô, chẳng hạn như trong các cơ sở canh tác thẳng đứng. Là một chất hoàn toàn hữu cơ, cellulose tinh khiết cũng hoàn toàn phù hợp với nền kinh tế vòng tròn sinh học. Nhà nghiên cứu cơ bản Martina Gottschling ước tính: “Trong vòng sáu đến tám năm nữa, vật liệu này có thể sẵn sàng để sử dụng lần đầu trên ô tô.
Yêu cầu nghiêm ngặt đối với vật liệu mới
Chu kỳ phát triển dài của các vật liệu sáng tạo không thể được rút ngắn trong chế tạo ô tô. Volkswagen đặt nhiều kỳ vọng vào tính bền vững của các thành phần và bộ phận. Martina Gottschling giải thích: “Trong ngành công nghiệp thời trang, không có nhiều yêu cầu về độ bền và tuổi thọ.
Nhìn chung, quá trình phát triển vật liệu thực hiện khoảng 40 thử nghiệm trên các vật liệu mới trước khi chúng được đưa ra sản xuất hàng loạt theo các thông số kỹ thuật của Volkswagen. Trong các thử nghiệm này, chúng mô phỏng mọi khía cạnh của ứng suất và biến dạng mà áo bọc ghế, chẳng hạn, phải chịu trong ô tô. Có các thử nghiệm cụ thể đối với ứng suất cơ học, đối với hành vi lão hóa do nhiệt và bức xạ UV, và xu hướng bẩn do kem chống nắng chẳng hạn.
Sử dụng một thiết bị đặc biệt, Martina Gottschling trình diễn một bài kiểm tra để xác định khả năng chống mài mòn: Vật liệu kiểm tra độ căng được đặt dưới sức căng bằng một con tem hình tròn, trong khi các viên đạn thường xuyên ép vào vật liệu từ bên dưới. Quá trình này tạo ra ứng suất vật liệu cao cục bộ. Con tem quay quanh mẫu vật vài nghìn lần trong suốt một ngày. Số lượng các điểm không hoàn hảo, nghĩa là các bộ phận bị hao mòn có thể nhìn thấy được, cung cấp cái nhìn sâu sắc về chất lượng của vật liệu. Trong một thử nghiệm sâu hơn, các nhà nghiên cứu kiểm tra khả năng chống rách của các sản phẩm thay thế da mới và so sánh chúng với tính chất chống rách của da thuộc và da nhân tạo hiện đang được sử dụng. Kết quả phải luôn chứng minh rằng vật liệu mới không thua kém gì vật liệu thông thường.
Tại Open Hybrid LabFactory (OHLF), Volkswagen đang nghiên cứu các vật liệu của tương lai. Bản quyền: Detlev Wecke
Trải nghiệm cho khách hàng
Đường và xenlulo
Xenluloza được tạo ra bằng cách sử dụng vi khuẩn, sau quá trình rửa.
Xenlulo là nguyên liệu quan trọng trong nghiên cứu vật liệu. Các nhà nghiên cứu OHLF nuôi vi khuẩn trong dung dịch đường. Đến lượt chúng, chúng tạo ra xenlulo dạng tinh khiết. Khi quá trình tăng trưởng kết thúc, khi phôi đã đạt đến kích thước mong muốn, các nhà nghiên cứu sử dụng quy trình rửa để loại bỏ vi khuẩn và làm khô cellulose có nguồn gốc qua nhiều bước. Tiếp theo là xử lý sau và làm khô, sau đó các chuyên gia sử dụng chất làm dẻo hữu cơ để tạo ra độ mịn mong muốn của vật liệu.
