Przez lata lekka motoryzacja polegała na zastępowaniu materiałów. Zastępując stal aluminiową lub części z tworzyw sztucznych częściami metalowymi, producenci mogą zmniejszyć wagę i osiągnąć cele emisji. I zadziałało, do pewnego stopnia.
Teraz producenci muszą spełniać wymagania dotyczące elektryfikacji, platform CNG i wodorowych, a także coraz bardziej rygorystyczne cele w zakresie bezpieczeństwa i zrównoważonego rozwoju. Projekty wymagają minimalnej wagi przy maksymalnej wydajności. Oznacza to, że rzeczywiste korzyści wynikają z przemyślenia systemu, a nie tylko części.
A, Jeśli chodzi o lekkość samochodów, kontekst jest wszystkim . Optymalny dobór materiału zależy od tego, gdzie produkujesz, na jakie wolumeny kierujesz oraz od wymagań wydajności każdego komponentu. Zbadajmy, co może to oznaczać dla Twojej firmy.
Innowacja poprzez przeprojektowanie systemu
Zamiast pytać „Co możemy zastąpić?” , przyszłościowo myślący producenci OEM pytają „Jaki jest najlepszy sposób na zbudowanie tego?”. Chcą przeprojektować całe systemy, takie jak obudowy akumulatorów, moduły frontowe i konstrukcje siedzeń.
Coraz częściej odpowiedź leży w zintegrowanych wielomateriałowych polimerach , które zmniejszają wagę bez uszczerbku dla bezpieczeństwa, trwałości i skalowalności z wieloma korzyściami.
Lżejsze elementy niemetalowe mogą uprościć logistykę, uwolnić projekt i zmniejszyć potrzebę operacji wtórnych, takich jak wiercenie, malowanie i ochrona przed korozją. Oznacza to mniej zużywanej energii, mniej emisji i czystszy, bardziej wydajny proces produkcji. 
„ Lekkość pojazdu stała się ciągłym działaniem równoważenia, ” wyjaśnia Nirjhar Negi , Zespół ekspertów kieruje motoryzacją dla zaawansowanych materiałów w IMCD India & Bangladesz. „ W miarę jak w nowoczesnych pojazdach pakujemy więcej funkcji, wyzwaniem jest utrzymanie ciężaru bez czynienia ustępstw w zakresie osiągów, bezpieczeństwa i zrównoważonego rozwoju. Właśnie tam wchodzimy, aby pomóc producentom podejmować decyzje, zwłaszcza na wczesnym etapie, aby uniknąć późniejszej kosztownej reinżynierii. |
Polimery do lekkiej wagi samochodowej
Polimery mają kluczowe znaczenie dla strategii lekkich, zarówno jako samodzielne materiały, jak i podstawowe komponenty kompozytów i układów hybrydowych.
„ Widzimy poprawę wydajności o 30-50% tylko poprzez przejście z metalu na polimery wysokowydajne, zwłaszcza w komponentach narażonych na ciepło, paliwo lub wibracje, ” mówi Negi. „ Nie chodzi tylko o wagę. 26} Chodzi o to, aby część zrobi więcej. ”
Termoplastyki i kompozyty termoutwardzalne to polimery, często wzmocnione włóknem szklanym lub węglowym, które oferują wyraźnie różne zalety i są popularne wśród producentów w różnych regionach.
Tworzywa termoplastyczne umożliwiają recykling i szybsze przetwarzanie, dzięki czemu doskonale nadają się do wysokowydajnych środowisk produkcyjnych, szczególnie w Azji.
Termozestawy zapewniają doskonałą stabilność termiczną i strukturalną i pozostają szeroko stosowane w Europie w złożonych, krytycznych zastosowaniach. Jednakże, ponieważ presja regulacyjna w Europie coraz bardziej podkreśla obieg obiegu i możliwość recyklingu, tworzywa termoplastyczne stale zyskują na popularności w całym regionie.
Przyjrzyjmy się bliżej niektórym materiałom, które mogą mieć wpływ na proces produkcji.
| Materiał | Zastosowanie | Korzyści |
|---|---|---|
| Zaawansowane kompozyty polimerowe (wzmocnione włóknem szklanym i węglowym) |
- Obudowy baterii - Panele podwozia - Strefy awarii |
- Wysoki stosunek wytrzymałości do masy - Stabilność termiczna - Odporność na korozję |
| Konstrukcje hybrydowe (termoplastyczne+wkładka metalowa) |
- Ramy siedzeń - Wsporniki - Systemy montażowe |
- Zbrojenie zlokalizowane - Niższy koszt - Skalowalna produkcja |
| Inżynieria tworzyw termoplastycznych (PA, PBT, PP itp.) |
- Obudowy - Kanały - wykończenie wewnętrzne/zewnętrzne |
- Nadaje się do recyklingu - Łatwe przetwarzanie - Elastyczna konstrukcja |
| Termozestawy inżynieryjne (epoksydowe, fenolowe itp.) |
- Części konstrukcyjne - Komponenty narażone na ciepło |
- Odporność cieplna/chemiczna - Stabilność wymiarowa |
| Kleje strukturalne | - Klejenie mieszanych materiałów - Połączenia wewnętrzne/zewnętrzne |
- Oszczędność wagi - równomierny rozkład obciążenia - Ochrona przed korozją |
Swoboda lepszego projektowania
Jedną z największych zalet lekkich materiałów jest swoboda projektowania . Tradycyjne metale mają ograniczenia ze względu na ograniczenia produkcyjne. Polimery umożliwiają łatwiejsze tworzenie skomplikowanych kształtów poprzez formowanie wtryskowe. Pomaga to w:
- Konsolidacja części poprzez łączenie komponentów w jedną formowaną część
- Ulepszenia aerodynamiczne Dzięki usprawnionemu projektowaniu
- Poprawiona estetyka i ergonomia dostosowanie konstrukcji wewnętrznych i zewnętrznych
- Integracja funkcjonalna Np. osadzanie czujników lub okablowania bezpośrednio w materiale
Co dalej jest lżejsze, inteligentniejsze i bardziej ekologiczne
Wraz z pojawieniem się nowych materiałów i technologii, możliwości gwałtownie się poszerzają. Nadchodzi kolejna fala innowacji materiałowych i obejmuje:
- Polimery na bazie biologicznej i nadające się do recyklingu zmniejszające ślad węglowy
- Inteligentne materiały wzmocnione włóknem dla większej wytrzymałości i wydajności cieplnej
- Zaawansowane metody recyklingu Przedłużające cykl życia materiałów
- Produkcja dodatkowa Wraz z nowymi materiałami elastyczność druku 3D zapewnia zupełnie nowy poziom projektowania. Idealnie nadaje się do strategii lekkich, umożliwiając konstrukcje kratowe, konsolidację części i efektywne materiałowo kształty komponentów nowej generacji.
To powiedziawszy, wciąż pozostają wyzwania. Granice termiczne w niektórych polimerach muszą być zarządzane, szczególnie w pobliżu stref wysokotemperaturowych. A postrzeganie konsumentów nadal faworyzuje metal, jeśli chodzi o bezpieczeństwo i trwałość. Jedno jest pewne: zaawansowane polimery torują drogę dla przyszłości mobilności. Przyszłość, która jest lżejsza, bardziej ekologiczna i wydajniejsza.
Jak możemy Cię wesprzeć?
Projektowanie tworzyw sztucznych nigdy nie jest proste. Różne uwagi mogą mieć wpływ na wybór materiałów i projektowanie komponentów do lekkiej wagi samochodowej.
W IMCD Advanced Materials wspieramy każdy etap procesu rozwoju, od doboru materiałów i oceny kosztów po zaawansowane projektowanie części, obliczenia CAE, układ form i formowanie prototypów/pre-series. Dzięki systemowemu podejściu pomagamy producentom spojrzeć poza materiały w pełnym kontekście projektowania i produkcji, zapewniając, że każda decyzja wspiera wydajność, zrównoważony rozwój i wydajność.
Skontaktuj się z lokalnym przedstawicielem IMCD, aby omówić Twoje potrzeby związane z lekką wagą.
