بقيادة فريق المختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ من خبراء الصناعة والأوساط الأكاديمية لتصميم مواد مركبة جديدة واقتصادية وخفيفة الوزن وهندسة السيارات لتطوير أدوات التنبؤ.
وفقا للوائح الولايات المتحدة، بحلول عام 2025، يجب على السيارة متوسط مستوى الاقتصاد في استهلاك الوقود تصل إلى 54.5 ميلا للغالون الواحد، مقارنة مع 35.5 ميل الحالية للغالون الواحد بنسبة نحو 60 في المئة، وليس هناك شك في أن فقدان الوزن هو شركات صناعة السيارات التي تسعى إلى تحسين كفاءة وقود السيارات الألياف واحدة من العديد من الطرق، والكربون والبلاستيك المقوى هي واحدة من مواد خفيفة الوزن الواعدة.
على الرغم من أن أقوى وأخف وزنا من الصلب، ومركبات ألياف الكربون مكلفة نسبيا، وبالتالي فإن استخدام المواد هو أكثر إلحاحا.مقارنة مع المعادن، والنمذجة من مركبات ألياف الكربون هو أكثر تعقيدا لأن خصائص مركبات ألياف الكربون تعتمد على التصنيع محتوى الألياف في هذه العملية، وتوزيع طول الألياف، وتوجيه الألياف.
لتسريع تطوير اقتصاد جديد من مركبات ألياف الكربون طويلة، فريق من كبار الخبراء من المختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ وقد تم العمل على سلسلة من الأدوات الهندسية بما في ذلك السيارات شركة تويوتا موتور، وقطع من الدرجة الأولى المورد ميغ شركة "بلاستيكومب"، المزود بمواد وتقنيات ألياف الكربون الطويلة، أوتوديسك، المزود الرائد لبرنامج نمذجة العمليات، وشركاء البحوث من جامعة إلينوي وبوردو وفرجينيا للتكنولوجيا.
وقد تم تمويل الفريق من قبل مكتب برنامج تكنولوجيا المركبات خفيفة الوزن وزارة تكنولوجيا المعلومات وأدوات البرمجيات وضعت بنجاح التنبؤ اتجاه الألياف وتوزيع طول في أجزاء ألياف الكربون المعقدة بالحرارة.
تطوير مركب أجزاء تتطلب صناعة السيارات لتصنيع القوالب وقطع مقولب والاختبار. وهذه عملية طويلة وشاقة، لا يفضي إلى المزيد من المواد من ألياف الكربون المركبة جديدة وفعالة من حيث التكلفة في التطور السريع لصناعة السيارات. تستخدمها المحيط الهادئ إن برنامج التطوير الهندسي الذي تمت المصادقة عليه من قبل الفريق الوطني في شمال غرب البلاد سيسمح للمصنعين ب "رؤية" ما هي الخصائص الهيكلية للتصميم المركب المقترح من ألياف الكربون التي ستبدو قبل الصب ". وستسمح هذه الأدوات للمصنعين ومكونات السيارات المصممين لاختبار أسرع واستكشاف أفكار جديدة.
فريق استخدام برامج أوتوديسك Moldflow، على أساس نموذج ضعت أصلا من قبل البروفيسور تشارلز تاكر وزملائه وضعت معا، تشكل جزءا من توقعات اتجاه الألياف والألياف توزيع طول. وبتوجيه من تويوتا، PlastiComp وماجنا، فإنها تستخدم PlastiComp المواد، وتشكيل أجزاء مركبة من ألياف الكربون طويلة، واستخراج الألياف لاختبار من قبل جامعة بوردو وفرجينيا تك.
ثم، نتائج اختبار المختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ من برنامج المحاكاة للتنبؤ الأداء وتمت مقارنة الألياف تشكيل للتحقق من دقة البرنامج ونماذج من المختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ وجدت أن البرنامج أداة توقع بنجاح توزيع طول الألياف (بدقة 100٪) والتوجيه الألياف (88٪ دقة).
وبالإضافة إلى ذلك، كجزء من المشروع، والمختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ، جنبا إلى جنب مع ماجنا وتويوتا، تحليل فوائد الأداء وتكاليف مكونات ألياف الكربون طويلة ضد الصلب القياسية ومركبات الألياف الزجاجية.وجد المختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ الشمالي أن من ألياف الكربون عززت تكنولوجيا البوليمر المركبة يمكن أن تقلل من وزن نظام الجسم بنسبة 20٪، ولكن تكلفة إنتاج أجزاء من ألياف الكربون يمكن أن تصل إلى 10 مرات أعلى من الأجزاء الفولاذية يمكن تحسين العمليات والهياكل مع الأدوات التنبؤية يمكن أن تقلل بشكل كبير من تكاليف تصنيع ألياف الكربون تمهيد الطريق لاستخدام أوسع في صناعة السيارات.