3项与众不同的汽车复合材料创新

作者:本刊编辑 文章来源:AI《汽车塑化》 发布时间:2017-01-13
轻质高强,设计自由度大……一系列与众不同的性能优势,已将汽车复合材料带到了现代汽车制造的创新前沿。下面的3项创新,让你从不同的角度,感受汽车复合材料的独有魅力!

Zenos E10的碳纤维底盘

Zenos E10是一款采用“创新与轻量化”设计的高性能跑车,它力求提供最佳的驾驶体验,同时又能让更多的人消费得起。凭借一种组合操作和瞬间加速,这款车提供了在道路或赛道上真正令人兴奋的驾驶体验。

Zenos E10创新的底盘由Bright Lite Structures公司(以下简称“BLS”)设计并开发。该公司专利的低成本碳纤维复合材料部件制造技术,使得最终生产出的底盘仅由5个复合材料部件组成,它们被粘接到一个中央的铝脊柱上。

针对1.6 m×1.7 m的底盘底板,赫氏增强材料英国公司(Hexcel Reinforcements UK)与BLS 紧密合作,开发了两种碳纤维多轴织物,用于Zenos E10复合材料底盘的关键安全区域。这一工程化设计的碳纤维多轴织物,确保了跑车的底板结构能够在冲撞事故中承受极高的安全带拉拔载荷,从而在不增加不必要重量的情况下,满足了极具挑战的应对冲击载荷的设计要求。

通过在座椅安全带插入件和座椅安装插入件周围区域附加应用0/90°、300g/m2的HiMax碳纤维轴向织物,以及在完整的底盘底板内表面上附加应用300g/m2 (75g/m2, 150g/m2, 75g/m2)的HiMax碳纤维轴向织物,而获得了一种工程解决方案,它确保了在汽车的高速碰撞中,碳纤维增强材料能够在最大可能的面积上传递安全带的拉拔载荷,以保证共成型到底板中的座椅安全带的完整性。

Zenos E10的碳纤维底盘

梅赛德斯AMG-GT的碳纤维扭矩管

用于新款梅赛德斯AMG-GT R中的碳纤维扭矩管,于近期荣获了MATERIALICA“产品类别”的“设计+技术”银奖。这一创新的碳纤维复合材料部件仅重13.9kg,与用于梅赛德斯AMG GT中重量已得到优化的铝部件相比,重量减轻了40%。

新款CFRP扭矩管给人留下的深刻印象是,主管壳连同重负载的连接法兰,现在由一个单独的整体结构构成,这意味着复合材料生产进入一个新的里程碑——随着金属连接法兰的取消,为超轻量化的设计铺平了道路。

这款碳纤维复合材料部件采用具有经济效益的RTM工艺(树脂传递模塑成型)制造而成,通过采用航空领域的超高强度、高刚性碳纤维,确保了所有的载荷都能够被安全吸收。

该新的碳纤维扭矩管,在发动机与变速器之间实现了高度直接的、极耐弯曲且具备扭转刚性的桥式连接,从而为获得良好的驾驶动力提供了帮助。因此,该结构部件确保了一种非常直接的反应,并有助于重量在汽车中的均衡分布。连同同样由CFRP制成的驱动轴一起,这一整体的碳纤维外壳,可以轻松处理来自梅赛德斯AMG-GT R(585hp,约430.26kW)的700Nm 的巨大扭矩。除了能够吸收汽车运行中产生的极高力和极高扭矩外,该扭矩管也能承受动态载荷循环和运动驾驶模式下的峰值载荷,这要归功于其没有分离或屈曲的良性失效行为。同样由碳纤维复合材料制成的驱动轴,由于其振动特性为适应扭矩管而得到了最佳调谐,因而确保了满足最高的NVH(噪声、振动和不平顺性)标准要求。

这一创新的碳纤维复合材料部件,是在Mercedes AMG的领导下,通过与来自Daimler Research和纤维复合材料供应商ACE GmbH的材料专家的紧密合作而被开发出来。

梅赛德斯AMG-GT的碳纤维扭矩管

戴姆勒的Microsandwich

戴姆勒股份公司(Daimler AG)创新的microsandwich材料,荣获了MATERIALICA“CO2效率”类别的银奖。这一新的材料系统,采用了生态友好的原料和高效率的生产工艺制成,拥有一种具有协同作用的层结构,从而为汽车内饰的轻量化设计开辟了巨大的潜力,可使每个部件减重达50%。

无论是置物板还是其他饰件,microsandwich以其广泛的应用潜力和隔热性而令人印象深刻。该材料不仅可使每个部件减重高达50%,而且材料用量的减少还使生产过程中的CO2排放和能耗降低了一半 。这种三明治材料的芯材由热塑性泡沫芯构成,被嵌入在一种复合的针刺毡表层中。这样一种层结构,为生产众多的汽车内饰部件提供了理想的成型性。

对microsandwich 复合材料的成型是采用一种一次注射的工艺。在一个单一的操作中,成型模具能够在较短的循环时间内,完成“这种温度受控的三明治复合材料的成型、混合针刺毡的加强、装饰的应用,以及个别层的连接、边缘的密封和部件的修饰”等操作。

目前,这项技术已在材料组成、生产工艺和设计原理方面申请了20多项专利。

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