A korszerű anyagok elengedhetetlenek a modern autók üzemanyag-fogyasztásának növeléséhez, miközben megőrzik a biztonságot és a teljesítményt. Mivel kevesebb energiát igényel egy könnyebb tárgy felgyorsítása, mint egy nehezebbé, a könnyű anyagok nagy lehetőséget kínálnak a jármű hatékonyságának növelésére. A jármű tömegének 10%-os csökkenése 6-8%-os üzemanyag-fogyasztási javulást eredményezhet. Az öntöttvas és a hagyományos acél alkatrészek könnyű anyagokra, például nagy szilárdságú acélra, magnézium (Mg) ötvözetekre, alumínium (Al) ötvözetekre, szénszálra és polimer kompozitokra cseréje közvetlenül akár 50-rel csökkentheti a jármű karosszériájának és alvázának tömegét. százalékot, és ezáltal csökkenti a jármű üzemanyag-fogyasztását. Ha az Egyesült Államok flottájának egynegyedében könnyűsúlyú alkatrészeket és nagy hatásfokú motorokat használnak a fejlett anyagokkal, évente több mint 5 milliárd gallon üzemanyagot takaríthat meg 2030-ra.
Könnyű szerkezeti anyagok használatával az autók további fejlett kibocsátáscsökkentő rendszereket, biztonsági berendezéseket és integrált elektronikus rendszereket hordozhatnak anélkül, hogy a jármű össztömegét növelnék. Bár minden járműben használható könnyű anyagok, ezek különösen fontosak a hibrid elektromos, a plug-in hibrid elektromos és az elektromos járművek esetében. A könnyű anyagok használata ezekben a járművekben ellensúlyozhatja az energiaellátó rendszerek, például az akkumulátorok és az elektromos motorok súlyát, javítva a hatékonyságot és növelve a teljesen elektromos hatótávolságukat. Alternatív megoldásként a könnyű anyagok használata azt eredményezheti, hogy kisebb és olcsóbb akkumulátorra lesz szükség, miközben a konnektoros járművek teljesen elektromos hatótávolsága állandó marad.
A könnyű anyagokkal kapcsolatos kutatás és fejlesztés alapvető fontosságú a költségek csökkentése, az újrafeldolgozhatóság növelése, a járművekbe való beépítésük és az üzemanyag-takarékosság előnyeinek maximalizálása érdekében.
A Járműtechnológiai Hivatal (VTO) négy módon dolgozik ezen anyagok fejlesztésén:
Maguk az anyagok jobb megértése modellezés és számítástechnikai anyagtudomány révén
Tulajdonságaik (például szilárdság, merevség és hajlékonyság) javítása
A gyártás javítása (anyagköltség, termelési sebesség vagy hozam)
Fejlett anyagok ötvözeteinek fejlesztése
Rövid távon a nehéz acél alkatrészek cseréje olyan anyagokra, mint a nagy szilárdságú acél, alumínium vagy üvegszál erősítésű polimer kompozitok, 10-60 százalékkal csökkentheti az alkatrészek tömegét. A tudósok már ismerik ezen anyagok tulajdonságait és a kapcsolódó gyártási folyamatokat. A kutatók azon dolgoznak, hogy csökkentsék költségeiket, és javítsák ezen anyagok összekapcsolási, modellezési és újrahasznosítási folyamatait.
