В этой статье мы поговорим о различных взаимосвязях между структурой конструкционных материалов, методами изготовления компонентов и их конечным проектируемым поведением в процессе эксплуатации. Существует четыре основные группы конструкционных материалов — это металлы и сплавы, керамика и стекло, пластмассы и полимеры, а также современные композитные материалы, такие как алюминиевые сплавы, армированные карбидом кремния.

Весь спектр этих конструкционных материалов используется при изготовлении автомобилей. Широко распространен миф о том, что аэрокосмическая, оборонная и атомная отрасли являются лидерами в использовании материалов для агрессивных сред и режимов нагрузки. В отличии от них автомобильная промышленность имеет свои требования, к которым добавляются требования потребителей к приемлемой стоимости, а также критические экологические проблемы.

Инженеры, как правило, знакомы с металлами, поскольку они обладают универсальными свойствами, необходимыми для работы с нагрузками.  Экономически этому способствует тот факт, что из примерно сотни элементов, содержащихся в земной коре, большинство из них — металлы. Не смотря на то, что, некоторые из них труднее извлекать, в дополнение к железу, алюминию, меди и их различным сплавам используется широкий ассортимент других  металлов.

Металлы обладают достаточной прочностью, жесткостью и пластичностью как в статических, так и в динамических условиях. Рассматриваются и их другие физические свойства, такие как вязкость разрушения, плотность, коэффициент расширения, электропроводность, устойчивость к коррозии и воздействию окружающей среды. В настоящее время разработан широкий спектр производственных процессов, а также обширная база данных по проектным характеристикам металлов.

Только в тех случаях, когда требуются исключительные свойства, такие как низкая плотность, низкая тепло- и электропроводность, высокая прозрачность или высокая термостойкость и химическая стойкость, а также когда важна простота изготовления и, возможно, низкая стоимость, инженеры рассматривают принципиально другие материалы, такие как полимеры и керамика. Эти две группы материалов имеют альтернативные варианты и технические ограничения, такие как низкая прочность или хрупкость.

Следовательно, комбинации этих трех групп материалов были использованы для формирования четвертой группы конструкционных материалов, известных как композиты, основной группой которых являются полимеры, армированные стеклом.  Металлы, армированные керамикой, также составляют значительную техническую группу композиционных материалов.

Все четыре группы этих материалов играют важную роль в проектировании, изготовлении и эксплуатации транспортных средств. В дополнение к непосредственным инженерным вопросам, проектировщик транспортного средства должен учитывать политические проблемы, такие как загрязнение окружающей среды и утилизация отходов из-за огромного количества материалов, используемых в автомобилестроении.

В Европе политики ЕС теперь ожидают, что транспортные средства будут чистыми, безопасными, энергоэффективными, доступными по цене, а также «интеллектуальными», что означает, что они должны быть способны предвидеть действия водителя и других участников дорожного движения. Это привело к значительному финансированию исследований, которые включали работы в области материалов для двигателей, аккумуляторы и топливные элементы, износостойкие материалы и легкие материалы для кузовов автомобилей. Ожидается, что такая работа будет продолжена.

Однако, несмотря на то, что вопросы проектирования, охраны окружающей среды и безопасности будут вызывать всеобщее беспокойство, производитель по-прежнему будет руководствоваться выгодой, в то время как водитель по-прежнему будет рассчитывать на личную свободу. В этом вопросе государству приходится варьировать между экологическим лобби и автомобильной промышленностью, которая вносит значительный вклад в валовой внутренний продукт.