Ein Team von Experten aus Industrie und Wissenschaft, das vom Pacific Northwest National Laboratory geleitet wird, entwickelt vorausschauende Engineering-Tools für das Design neuer, wirtschaftlicher und leichter Automobil-Verbundwerkstoffe.
Nach den US-Vorschriften, bis zum Jahr 2025 das durchschnittliche Kraftstoffverbrauch Standard-Auto muss 54,5 Meilen pro Gallone erreichen, verglichen mit den aktuellen 35,5 Meilen pro Gallone um fast 60 Prozent gesteigert werden. Es besteht kein Zweifel, dass Gewichtsverlust ist der Automobilhersteller der Suche nach Fahrzeugkraftstoffeffizienz zu verbessern Eine von vielen Möglichkeiten, und kohlefaserverstärkter Kunststoff ist einer der vielversprechendsten Leichtbauwerkstoffe.
Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe sind zwar stärker und leichter als Stahl, jedoch relativ teuer und daher ist die Verwendung von Materialien noch dringender. Im Vergleich zu Metallen ist die Modellierung von Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen komplizierter, da die Eigenschaften der Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe von der Herstellung abhängen Fasergehalt im Prozess, Faserlängenverteilung und Faserorientierung.
Um die Entwicklung von langen Kohlefaser-Verbundmaterial neues Wirtschaftsteam zusammen führenden Experten Northwest National Laboratory Pacific zu beschleunigen, umfassen eine Reihe von Engineering-Tool dieser Teammitglieder zu entwickeln: Automobilhersteller Toyota Motor Corporation, einen Teilelieferanten Macquarie lange Kohlefasermaterialien und Technologielieferanten PlastiComp Inc., ein führender Anbieter von Prozessmodellierungssoftware Autodesk, sowie Forschungspartnern aus Hochschulen davon überzeugt, dass das Unternehmen, - die University of Illinois, der Purdue University und der Virginia Tech.
Das Team wurde von DOEs Vehicle Technology Lightweight Material Program Office finanziert und die entwickelten Software-Tools prognostizieren die Faserorientierung und Längenverteilung in komplexen Kohlefaser-Thermoplastteilen.
Die Entwicklung von Verbundbauteilen erfordert, dass Automobilhersteller Formen, Teile und Komponenten herstellen und prüfen, ein langwieriger und mühsamer Prozess, der der schnellen Entwicklung von neuen und kosteneffektiveren Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen in der Automobilindustrie abträglich ist. Die vom Team Team Validierte Entwicklungssoftware von Northwestern National Laboratory ermöglicht es den Herstellern zu "sehen", wie die strukturellen Eigenschaften des vorgeschlagenen CFK-Designs vor dem Formen aussehen werden. "Diese Werkzeuge werden Herstellern und Automobilkomponenten ermöglichen Designer können schneller testen und neue Ideen entdecken.
Das Team verwendet Autodesk Moldflow-Software, basierend auf einem Modell ursprünglich von Professor Charles Tucker und seinen Kollegen gemeinsam entwickelt entwickelt, Vorhersage Teil der Faserorientierung und Faserlängenverteilung zu bilden. Unter der Leitung von Toyota, PlastiComp und Magna, verwenden sie die PlastiComp Material, um ein zusammengesetztes Teil der langen Kohlenstofffasern und die Fasern zum Extrahieren von Purdue University und der University of Virginia getestet bilden.
Dann geht die Pacific Northwest National Laboratory Testergebnisse der Simulationssoftware Leistung vorherzusagen und bilden Fasern verglichen wurden gefunden, die Genauigkeit der Software und Modelle von Pacific Northwest National Laboratory, um zu überprüfen, dass das Software-Tool erfolgreich die Faserlängenverteilung vorhergesagt (genau 100%) und die Faserorientierung (88% Genauigkeit).
Ferner wird als Teil dieses Projekts, Pacific Northwest National Laboratory und Toyota gemeinsam mit Magna, gegen einen Standard-Stahl-Glas-Faserverbundwerkstoffe, fand die Leistung und Kostenvorteile von langen Kohlefaser-Komponenten. Pacific Northwest National Laboratory Studie zu analysieren kohlefaserverstärkten Polymer-Verbundstoff-Technologie kann Körpersystem Gewichtsreduktion von 20%. jedoch können die Herstellungskosten der Kohlenstofffaserkomponente 10 mal höher sein als das Stahlelement. auf dem Prozess und die Optimierung die Struktur, die die Vorhersagewerkzeug erheblich die Herstellungskosten, wie Kohlenstofffasern reduzieren Wegbereiter für den breiteren Einsatz in der Automobilindustrie.