Lakiernictwo i blacharstwo

Personalizacja karoserii w zależności od naszego nastroju? Ciemny, a chwilę później biały lakier może mieć praktyczną funkcję, skoro barwa nadwozia może informować o stopniu naładowania akumulatora. Nie wspominając, że gdy żar leje się z nieba, jaśniejsza kolorystyka sprawi, że samochód będzie mniej się nagrzewał.

Biały i czarny to barwy o tzw. zerowym nasyceniu koloru. Ciemne nadwozia wyglądają dostojnie, ale gdy żar leje się z nieba, chętniej przesiedlibyśmy się do auta z jaśniejszą karoserią, bo wnętrze mniej będzie się nagrzewało, co pozwoli także zaoszczędzić na klimatyzacji i energii elektrycznej. Z kolei zimą taki np. ciemnoszary lakier lepiej wyłapywałby każdy promień słońca i wolniej oddawał ciepło, dzięki czemu potrzebowalibyśmy mniej prądu na ogrzanie kabiny. To, że elektromobilność popchnęła do przodu prace badawczo-rozwojowe nad funkcjonalnymi lakierami, doskonale widać na przykładach eksperymentów i wdrożeń koncernów motoryzacyjnych.
Jak wiadomo proces zmiany koloru auta przez wymianę lakieru to poważne i nieodwracalne przedsięwzięcie – wymaga usunięcia całej powłoki oryginalnego. Taka modyfikacja koloru jest czasochłonna, a przede wszystkim kosztowna. Ponowne lakierowanie auta składa się z kilku etapów, wymaga pozostawienia go na przynajmniej tydzień w serwisie. Alternatywą jest oklejenie np. folią winylową. To rozwiązanie jest jednak niezbyt trwałe i również stosunkowo drogie. Obojętnie jak zmienimy lakier, nie mamy możliwości zmiany barwy ad hoc. A to o tyle istotne, że białe lub jasne karoserie odbijają wszystkie długości fal światła, pochłaniając minimalną ilość ciepła. Z kolei ciemne pochłaniają wszystkie długości fal. Podobnie jest z tapicerką i fotelami w kabinie.
O tym, że kolor ma znaczenie, doskonale wiedzą specjaliści do spraw sprzedaży w salonach samochodowych. Oczywiście pewną wskazówką dla sondowania popytu na konkretne barwy są rankingi dostawców technologii lakierniczej. Jednak co zrobić, gdy salon zamówił partię aut w ciemnej tonacji, a klient uparł się na biel? I tu właśnie wiedzie trop poszukiwań rozwiązania, które polegałoby na dostarczaniu partii pojazdów do punktów sprzedaży, gdzie ostatecznie dokonuje się wybarwienia karoserii na żądany przez klienta kolor. Wszystko ma przebiegać szybko (od 30 min do 4 godzin) i niskim nakładem energii – wystarczyć powinno nagrzewanie karoserii do 40-90°C.
Nie inaczej opisywana jest innowacja zgłoszona jeszcze w marcu br. we wniosku patentowym. Toyota opatentowała nowy lakier samochodowy, którego kolor można zmienić w kontrolowanych warunkach przy użyciu światła i ciepła. Technika ta pozwoliłaby zmodyfikować barwę auta o wiele taniej i prościej niż obecnie.

Lakier samochodowy zmieniający kolor
W marcu 2024 r. Urząd Patentowy i Znaków Towarowych Stanów Zjednoczonych (USPTO) opublikował wniosek patentowy Toyoty z 2022 r. dotyczący lakieru, którego kolor można zmienić szybko i kompleksowo. Z rozwiązania mogliby skorzystać m.in. dealerzy, by sprzedawać auta dokładnie w takich kolorach, jakich oczekują klienci oraz właściciele pojazdów, aby być na bieżąco z trendami lub po prostu cieszyć się odmianą.
Patent Toyoty ma zdecydowanie przyspieszyć i ułatwić zmianę barw, bo nie wymaga pokrywania samochodu dodatkową zewnętrzną powłoką, a cała technika jest dość prosta w obsłudze dla dealerów i warsztatów samochodowych, dlatego możliwe jest komercyjne zastosowanie. System został opracowany przez zespół Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America. Jak opisano w zgłoszeniu, samochód należy wprowadzić do specjalnego tunelu zbudowanego z elementów grzewczych, które otaczają go z wszystkich stron. Kiedy powierzchnia lakieru jest podgrzewana, przesuwany jest nad nią panel emitujący światło, zwany modulatorem kolorów, aby dokonać pełnej transformacji. Uzyskanie wybranej barwy wymaga zastosowania światła o określonej częstotliwości oraz utrzymania lakieru w ustalonej temperaturze przez odpowiedni czas. 
Według wniosku patentowego Toyoty proces jest kontrolowany przy użyciu elektronicznej jednostki sterującej (ECU) wbudowanej w modulator. Urządzenie może być sterowane przez operatora lub robota. Modulator komunikuje się zdalnie z serwerem oraz czujnikami temperatury wbudowanymi w karoserię pojazdu, aby dobrać właściwe ustawienia dla określonego koloru.
Ów patent dotyczący zmiany koloru auta potwierdza status Toyoty jako lidera innowacji w branży motoryzacyjnej w Stanach Zjednoczonych. W 2023 r. producent już po raz 10 z rzędu zarejestrował w amerykańskim urzędzie patentowym najwięcej projektów ze wszystkich firm motoryzacyjnych. Potwierdził to najnowszy ranking „Top 300 Organizations Granted U.S. Patents” opublikowany przez Intellectual Property Owners Association, w którym Toyota zajęła 7. miejsce dzięki uzyskaniu w samych Stanach Zjednoczonych 2667 patentów w ciągu roku. Co innego, że Japończycy nie ukrywają, że pierwszy krok w zmianie koloru ad hoc zrobił koncern z Monachium.

Patent Toyoty ma zdecydowanie przyspieszyć i ułatwić zmianę barw, bo nie wymaga pokrywania samochodu dodatkową zewnętrzną powłoką, a technologia jest dość prosta w obsłudze dla dealerów i warsztatów samochodowych

BMW iX Flow z technologią E Ink
Toyota przyznaje, że nie jest pierwszym producentem samochodów, który eksperymentuje z farbą zmieniającą kolor. Na targach Consumer Electronics Show 2022 w Las Vegas BMW Group zaprezentowała BMW iX Flow z technologią E Ink – wyjątkowy pojazd, który za naciśnięciem przycisku może zmienić kolor nadwozia.
– Od czasu premiery na targach CES wprowadziliśmy dalsze udoskonalenia technologii – informuje Stella Clarke, kierownik projektu BMW iX Flow. – Wcześniej zmiany między wzorami kolorów odbywały się stopniowo. Teraz elektronika sterująca została udoskonalona, aby umożliwić natychmiastowe transformacje, co daje jeszcze bardziej oszałamiający efekt wizualny.
Powierzchnia karoserii zmienia kolor dzięki technologii elektroforetycznej i już wiadomo, że w przyszłości możliwe będzie zastosowanie takiej zmiany także we wnętrzu pojazdu. Jak uzyskać odcień zgodny z życzeniem kierowcy? Płynna zmiana kolorów jest możliwa dzięki specjalnie opracowanemu foliowaniu karoserii, dostosowanemu precyzyjnie do konturów BMW z napędem elektrycznym. Technologia elektroforetyczna, wzbudzana przez impulsy elektryczne, przenosi na powierzchnię różne pigmenty barwne, dzięki czemu karoseria przyjmuje pożądaną kolorystykę. To właśnie miliony mikrokapsułek w precyzyjnie dopasowanej folii pozwalają na ową zmianę.
Skądinąd dobór barw na bazie elektroforezy oparty jest na technologii opracowanej przez firmę E Ink i stosowanej w podobnej formie w czytnikach e-booków. Powłoka karoserii auta zawiera kilka milionów mikrokapsułek, z których każda ma średnicę odpowiadającą grubości ludzkiego włosa. Każda z tych mikrokapsułek zawiera ujemnie naładowane białe i dodatnio naładowane czarne pigmenty. W zależności od wybranego ustawienia wzbudzenie polem elektrycznym powoduje, że na powierzchni mikrokapsułek gromadzą się albo białe, albo czarne pigmenty, nadając w ten sposób karoserii pożądany odcień.
Jak nakładana jest taka funkcjonalna powłoka? Powierzchnie E Ink składają się z precyzyjnie przyciętych folii papieru elektronicznego, które są nakładane na karoserię. Aby foliowanie odwzorowywało również charakterystyczne kontury pojazdu i wynikające z nich gradienty światła i cienia, model 3D danego segmentu karoserii jest dzielony na poszczególne elementy o różnych rozmiarach i przenoszony na dwuwymiarowy wzór. Dzięki projektowaniu generatywnemu i specjalnym algorytmom dla każdego segmentu tworzona jest indywidualna struktura, dopasowana precyzyjnie do przebiegu linii i powierzchni karoserii. Odpowiednie segmenty są następnie wycinane z pasm folii E Ink przy użyciu technologii cięcia laserowego. Dzięki temu dwuwymiarowy materiał ma dostateczną elastyczność, aby można go było nałożyć na trójwymiarową karoserię. Po nałożeniu segmentów folii i podłączeniu zasilania do wzbudzania pola elektrycznego cała karoseria jest podgrzewana i uszczelniana, aby zapewnić optymalne i jednolite odwzorowanie kolorów podczas każdego procesu przełączania.
I tu koncern przyznaje, że zmiana koloru pozwala zmniejszyć moc chłodzenia lub ogrzewania klimatyzacji. Redukuje to zapotrzebowanie sieci pokładowej na energię, a tym samym także zużycie paliwa lub energii. W samochodzie z napędem czysto elektrycznym zależna od warunków atmosferycznych zmiana koloru może zatem przyczynić się również do wzrostu zasięgu. Jeśli chodzi o wnętrze, zastosowanie tej technologii mogłoby przykładowo zapobiec nadmiernemu nagrzewaniu się deski rozdzielczej.

Lakier spotyka się z neurotechnologią
Sama technologia E Ink charakteryzuje się wysoką efektywnością energetyczną. W przeciwieństwie do wyświetlaczy czy projektorów technologia elektroforetyczna nie wymaga energii do utrzymania wybranego koloru na stałym poziomie. Prąd elektryczny przepływa jedynie podczas krótkiej fazy zmiany koloru. Może informować użytkownika np. o poziomie zużycia baterii trakcyjnych. Niedawno pojawił się kolejny pomysł innowacyjnego wdrożenia.
– Od czasu premiery na targach CES udało nam się jeszcze bardziej udoskonalić tę technologię – podkreśla Stella Clarke, kierowniczka projektu BMW iX Flow. – Przełączanie z jednego koloru na drugi było dotąd możliwe tylko poprzez płynne przejście. Po modyfikacjach w elektronice sterującej możliwe jest błyskawiczne przełączanie. Dzięki temu zmiana koloru jest jeszcze bardziej imponująca.
Błyskawiczna zmiana koloru karoserii nie wyczerpuje potencjału mikrokapsułek aktywujących albo białe, albo czarne pigmenty. Auta już dawno przestały być tylko środkiem lokomocji. Czy mogą stanowić panaceum na nasz kiepski nastrój? Misją start-upu brainboost jest zapewnienie sprawności umysłowej i zdrowia psychicznego jak największej liczbie osób. Interdyscyplinarny zespół tej monachijskiej firmy oferuje szkolenia, coaching oraz środki zarządzania zdrowiem zawodowym, a także prowadzi badania i rozwój oprogramowania. Wykorzystuje do tego celu ulepszony efekt zmiany kolorów, aby zwrócić uwagę na zdrowie psychiczne.
Zespół badaczy korzysta z podstaw neuronauki i metod pomiarowych opartych na danych, przede wszystkim EEG (pomiar fal mózgowych), do uświadamiania i profilaktyki, a także do poprawy jakości życia i wydajności. Chwali się też rezultatami współpracy z koncernem BMW. Dzięki systemowi brainboost auto BMW iX Flow było bezpośrednio połączone z mózgiem uczestników poprzez komputer do rejestracji fal mózgowych. W ten sposób zaprzęgnięto znaną metodę bezbolesnego badania bioelektrycznej czynności mózgu (EEG, elektroencefalografia).
– Wzory w BMW iX Flow reagują na aktywność mózgu i odzwierciedlają poziom aktywności – wyjaśnia Philipp Heiler, prezes brainboost. – Gdy mózg jest w stanie spoczynku, zmiany kolorów w iX Flow również stają się spokojniejsze i bardziej rytmiczne. Jeśli uczestnikom udało się utrzymać ten stan przez kilka sekund, interfejs między EEG a iX Flow uruchamiał specjalną animację na samochodzie. W ten sposób – za pośrednictwem iX Flow – uczestnicy mogli stopniowo wyciszyć i zrelaksować swój mózg pod okiem ekspertów. 
Badacze są pewni, że dzięki temu można będzie przekonać się, jakie strategie najlepiej sprawdzają się w obniżaniu aktywności mózgu w celu relaksacji, na przykład w codziennym życiu zawodowym. W końcu współczesny pojazd bywa miejscem pracy dla wielu cybernomadów.

Rafał Dobrowolski
Fot. materiały firm: Toyota, BMW