Træ kan måske erstatte stål i biler

MATERIALETEKNOLOGI Det globale kapløb blandt bilproducenterne for at lave stadig lettere køretøjer fører nogle autoleverandører i Japan til at vende sig mod, hvad der ligner en usandsynlig erstatning for metaller. Japanske forskere og flere erhvervsledere fortæller til nyhedsbureauet Reuters, at materialer fremstillet af træmasse kun vejer en femtedel af stål og kan være fem gange stærkere.

Materialet, også kendt som cellulose nanofibre, kan ifølge autofolkene blive et rentabelt alternativ til stål i de kommende årtier. Det sker sideløbende med, at kulstofbaserede materialer vinder frem i stadig flere biler, og at træmaterialet stadig er langt fra kommercielt levedygtige.

At reducere vægten af et køretøj kan gavne flere ting. Flere producenter presser på for at producere elbiler i stort omfang, men batterier er dyre, så en reduktion i bilens vægt betyder, at færre batterier vil være nødvendige for at drive køretøjet, hvilket sparer omkostninger, lyder rationalet fra flere erhvervsfolk i autobranchen, som Reuters har talt med.

- Lightweighting er en konstant udfordring for os, siger Masanori Matsushiro, en projektleder, der arbejder med materialeteknologi hos Toyota i Japan.

- Men vi skal også løse problemet med høje produktionsomkostninger, før vi ser en øget brug af nye, lettere materialer i massevolumenbiler, forklarer Masanori Matsushiro.

Forskere fra Kyoto-universitetet og store dele af leverandører som Denso Corp, Toyotas største leverandør og DaikyoNishikawa Corp, arbejder med plast, der er indbygget i cellulose nanofibre fremstillet ved at nedbryde træmassefibre i flere hundrede en tusindedele af en millimeter.

Cellulose nanofibre er blevet brugt i en række produkter, der spænder fra blæk til gennemsigtige displays, men materialets brug i biler er blevet skærpet af ’Kyoto-processen’, som netop opmfatter blandingsforholdet mellem plast og træfibre.

Skærer drastisk ned på prisen
På sigt beregner man, at produktionsomkostninger med træblandingen vil kunne skære produktionsomkostninger ned med en femtedel, skriver Reuters.

- Dette er et et utrolig godt argument for cellulose nanofibre, og derfor fokuserer vi på brugen i auto- og flydele, siger professor hos Kyoto-universitetet Hiroaki Yano, der leder forskningen på området. Universitetet udvikler for øjeblikket sammen med leverandørerne af autodele en prototypebil, der bruger cellulose nanofiberbaserede dele. Meningen er, at den skal vises frem i 2020.

- Vi har brugt plast som erstatning for stål, og vi håber, at cellulose nanofibre vil udvide mulighederne inden for bilproduktion, siger Yukihiko Ishino, en talsmand hos DaikyoNishikawa til Reuters. Talsmanden fortæller desuden, at Toyota Motor Corp og Mazda Motor Corp er blandt kunderne til materialet.

Plast-carbon hos BMW
Bilproducenter bruger også andre lette materialer. BMW bruger eksempelvis kulfiberforstærkede polymerer (CFRP’er) til sin i3 kompakte elbil og til sin 7-serie, mens højtryksstål og aluminiumlegeringer i øjeblikket er de mest anvendte lette muligheder, fordi de er relativt billige og genanvendelige.

Spruce Goose
Hiroaki Yano fra Kyoto-universitetet fortæller i hele diskussionen om træ, at han har været inspireret af et foto af ’Spruce Goose’, som den amerikansk amerikanske milliardær og iværksætter Howard Hughes byggede næsten udelukkende af træ i 1947. På det tidspunkt var det verdens største fly.

- Jeg tror på, at hvis Howard Hughes kunne finde en måde at bruge træ til at bygge et massivt fly, hvorfor ikke bruge træ til at lave et materiale, der er så stærkt som stål, fortæller Hiroaki Yano til Reuters.

Omkostningerne ved masseproduktion af et kilo cellulose nanofibre er i øjeblikket omkring 1.000 yen (58 kroner). Hiroaki Yano sigter efter at kunne være med til at halvere omkostningerne inden 2030, hvilket, hævder han, vil gøre det til et økonomisk rentabelt produkt, da det ville blive kombineret med plast. Dermed ender kiloprisen på under 30 kroner. 

Det gør det, ifølge Hiroaki Yano, mere konkurrencedygtigt mod højstålstål og aluminiumlegeringer, som i øjeblikket koster omkring 12 kroner pr. kg. Industrieksperter forudser i forlængelse af det, at kulstoffibrepriserne vil falde til omkring 60 pr. kg i 2025.

Analytikere siger yderligere, at højtryksstål og aluminium stadig vil være de mest populære materialer i mange år fremover, fordi man flere steder ser på måder at fastgøre nye materialer som cellulose nanofiber på andre bildele end de kritiske dele, der især er afgørende ved ulykker.

Anthony Vicari, en ofte benyttet materialanalytiker ved Lux Research i Boston, siger, at det vil være "big deal", hvis japanske Hiroaki Yano og teamet omkring ham kommer længere med træ.