โครงสร้างตัวถังยุคใหม่

ความปลอดภัย และสมรรถนะ เป็นเป้าหมายหลักของการออกแบบตัวถังรถยนต์ และเป็นประเด็นหลักสำหรับการออกแบบ นอกเหนือจากเรื่องความสวยงาม โครงสร้างตัวถัง ถือเป็นหัวใจหลักของหลายส่วนในรถยนต์ ที่จะส่งผลดีหรือผลลบเลยทีเดียว ประเด็นแรก คือ เรื่องของความปลอดภัย เมื่อเกิดการชน โครงสร้างตัวถังนั้น ต้องมีความแข็งแรงปลอดภัย สามารถปกป้องห้องโดยสารให้ได้มากที่สุด เมื่อเกิดการชน หรือรถพลิกคว่ำ การออกแบบโครงสร้างตัวถังให้มีความปลอดภัยนั้น ไม่ใช่เรื่องยาก เพราะสามารถออกแบบได้โดยอาศัยหลักวิศวกรรมที่มีอยู่ แต่การออกแบบโครงสร้างให้มีความปลอดภัยนั้น ไม่สามารถทำให้ตัวรถขายได้ เพราะยังต้องคำนึงถึงเรื่องของน้ำหนัก เนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อเรื่องสมรรถนะ นอกจากนี้โครงสร้างตัวถังที่มีน้ำหนักมาก ทำให้ต้องใช้เครื่องยนต์ขนาดใหญ่ขึ้น ผลที่ตามมา คือ เรื่องของความสิ้นเปลืองและมลพิษที่ถูกปล่อยออกมา และประเด็นสำคัญ คือ เรื่องของความสวยงาม ถือว่าเป็นประเด็นหลักที่จะทำให้รถคันนั้น ขายได้หรือไม่ได้เลยทีเดียว ดังนั้นการออกแบบโครงสร้างตัวถัง ยังคงเป็นปัจจัยหลักดังที่กล่าวมา แต่การเรียงลำดับความสำคัญในการออกแบบตัวรถ จะเรียงสลับกันโดยอาศัยแบบร่างของตัวรถ ที่ดีไซจ์เนอร์ออกแบบเสร็จสิ้นแล้ว เป็นอันดับแรก จากนั้นจะเป็นหน้าที่ของวิศวกรด้านโครงสร้าง ซึ่งจะเป็นผู้นำแบบตัวรถที่เสร็จแล้ว มาออกแบบโครงสร้างตัวรถ ให้มีความปลอดภัยและมีน้ำหนักที่เบา การออกแบบลักษณะนี้ เป็นเรื่องยาก และท้าทายมาก เพราะรูปทรงของตัวรถอาจจะมีผลต่อการออกแบบโครงสร้างได้ การแก้ไขปัญหา จากโจทย์ดังกล่าว จึงเป็นเรื่องท้าทายเอาการ โครงสร้างตัวถังที่ผ่านมา มักจะโฆษณาว่าผลิตจากเหล็กกล้า เพราะคำว่า "เหล็กกล้า" มันทำให้ผู้ซื้อเกิดความอุ่นใจมากขึ้น แท้ที่จริงแล้วหาเป็นอย่างนั้นไม่ เพราะไม่ได้ออกแบบรถถัง หรือรถหุ้มเกราะ เหล็ก ที่ใช้ผลิตโครงสร้างตัวถัง ก็คือ เหล็กมาตรฐานทั่วไป แต่เรื่องความปลอดภัยจะขึ้นอยู่กับการออกแบบโครงสร้างมากกว่า การออกแบบให้เหล็กมีความหนาปกติ แต่มีความแข็งแรงมากขึ้น วัสดุประเภทอื่นๆ ถูกนำมาพัฒนาเพื่อทดแทนเหล็ก ด้วยเหตุผลที่ว่า ต้องการลดน้ำหนักของโครงสร้างลง เพื่อให้ตัวรถมีสมรรถนะดีขึ้น โดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องยนต์พิกัดใหญ่ๆ อลูมิเนียม หรืออลูมินัม อัลลอย ถูกนำมาใช้ในส่วนของโครงสร้างตัวถังมากขึ้น เริ่มแรกมีการนำมาใช้ในส่วนของฝากระโปรง หลังคา หรือส่วนที่ไม่ได้รับแรงกระแทกมากนัก หลังจากนั้นก็เริ่มเพิ่มในส่วนของตัวถัง เช่น บังโคลนหน้า ประตู ฯลฯ การพัฒนาขั้นต่อมา คือ ส่วนของโครงสร้างด้านหน้า เพราะสามารถทำเป็นทรงกล่องที่สามารถดูดซับแรงกระแทกได้ดี แต่ก็มีบางค่ายที่หาญกล้าในการสร้างตัวถังด้วยอลูมิเนียมทั้งคัน การใช้อลูมิเนียมบางส่วน สามารถลดน้ำหนักได้ตั้งแต่ 5-15 % ในรถบางรุ่นที่ใช้โครงสร้างอลูมิเนียมทั้งคันนั้น สามารถลดน้ำหนักได้มากถึง 40 % เมื่อเทียบกับการใช้เหล็กทั้งคัน ล่าสุดกับการพัฒนาโครงสร้างตัวถังของค่าย บีเอมดับเบิลยู ที่จะนำไปใช้กับรถอีกหลายรุ่น โดยเริ่มจากตัวรถ รหัส อี 60 (E60) ด้วยโครงสร้างตัวถังแบบเทคโนโลยีไฮบริด (HYBRID TECHNOLOGY) หรือเป็นเทคโนโลยีของการผสมผสานตัวถัง ด้วยวัสดุต่างชนิดกัน โดยใช้โลหะ นั่นก็คือ เหล็ก กับอลูมิเนียมเข้าด้วยกัน เพื่อเป็นโครงสร้างตัวถัง เทคโนโลยีไฮบริด ด้านตัวถังของ บีเอมดับเบิลยู อี 60 นี้ เป็นลูกผสมยุคเริ่มต้นของค่ายนี้ กับเทคโนโลยีใหม่ล่าสุด ด้วยโครงสร้างจากวัสดุถึง 4 ประเภทด้วยกัน ทำไม บีเอมดับเบิลยู ถึงต้องพยายามลดน้ำหนักตัวถัง นั้นเพราะว่ารถที่ถูกออกแบบมา ต้องการสมรรถนะและประสิทธิภาพในการควบคุมสูงมาก ตามสไตล์ของรถที่ต้องการสื่อถึงสมรรถนะ และประสิทธิภาพในการบังคับควบคุมเป็นประเด็นหลัก ด้วยรูปแบบของรถขับเคลื่อนล้อหลัง เครื่องยนต์วางหน้า ต้องการความสมดุลของน้ำหนักระหว่างล้อหน้า และหลัง ที่ใกล้เคียงกัน หรือการกระจายน้ำหนักแบบ 50:50 ระหว่างล้อหน้าและหลัง แต่รถปกติน้ำหนักจะอยู่ด้านหน้าราว 60 % ขึ้นไป การบังคับควบคุมเมื่อรถอยู่ในโค้งจะทำได้ค่อนข้างลำบาก หลักการสมดุล น้ำหนักแบบนี้ถูกถ่ายทอดมาจากรถแข่ง โดยค่าย บีเอมดับเบิลยู ต้องการสื่อถึงประสิทธิภาพการบังคับควบคุมของรถ จึงแก้ปัญหาด้วยการลดน้ำหนักส่วนหน้าของรถให้เบาลงเพื่อให้รถมีการกระจายน้ำหนักที่ดี ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการควบคุมรถ เทคโนโลยี HIGH-STRENGTH MULTI-PHASE STEEL เป็นเทคโนโลยีที่มาพร้อมน้ำหนักเบา แต่ยังคงไว้ด้วยความแข็งแรงแบบ ULTRA HIGH-STRENGTH HEAT-MOULDED STEEL โดยเฉพาะฝากระโปรงหน้า นอกเหนือจากการลดน้ำหนักแล้ว ยังมีส่วนช่วยเพิ่มความปลอดภัยให้แก่ผู้เดินถนนอีกด้วย ฝากระโปรงแบบนี้ ถูกออกแบบให้ช่วยลดแรงปะทะ เมื่อกรณีเกิดการชนคน การชนจะเกิดขึ้นบริเวณขาและท่อนบนของลำตัวและศีรษะ จะกระแทกกับฝากระโปรงหน้า การออกแบบให้ฝากระโปรงช่วยลดแรงปะทะ ช่วยลดการบาดเจ็บต่อผู้เดินถนนอีกทางหนึ่งด้วย การเพิ่มชิ้นส่วนที่เป็นอลูมิเนียมทั้งโครงสร้างและชิ้นส่วนตัวถังภายนอก ไม่ได้ทำให้ความแข็งแรงของโครงสร้างตัวถังลดลง แต่ในทางกลับกัน สามารถเพิ่มความแข็งแรงให้กับโครงสร้างตัวถังโดยรวมได้มากถึง 55 % เลยทีเดียว โครงสร้างตัวถังที่นำอลูมิเนียมเข้ามาเสริมในหลายๆ จุด ทำให้สมรรถนะด้านอื่นๆ เพิ่มขึ้นด้วย เช่น ประสิทธิภาพด้านการทรงตัว เพราะการให้ตัวของอลูมิเนียมทำได้ดีกว่า การบังคับควบคุมก็ทำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า อนาคตอันใกล้นี้ เราจะเห็นการนำวัสดุอื่นๆ มาใช้ในการพัฒนาโครงสร้างตัวถังมากขึ้น