Uma equipe de especialistas da indústria e da academia liderada pelo Laboratório Nacional do Pacífico Noroeste para desenvolver ferramentas de engenharia preditiva para o projeto de compósitos automotivos novos, econômicos e leves.
De acordo com os regulamentos dos EUA, a economia de combustível média para os carros deve atingir 54,5 milhas por galão até 2025, um aumento de quase 60% das atuais 35,5 milhas por galão. Sem dúvida, a perda de peso é a busca por fabricantes de automóveis que procuram melhorar a eficiência de combustível Uma das várias maneiras, e o plástico reforçado com fibra de carbono é um dos materiais leves mais promissores.
Embora mais fortes e mais leves do que o aço, os compósitos de fibra de carbono são relativamente caros e, portanto, o uso de materiais é ainda mais premente. Comparado com metais, a modelagem de compósitos de fibra de carbono é mais complicada porque as propriedades dos compósitos de fibra de carbono dependem da fabricação Conteúdo da fibra no processo, distribuição do comprimento da fibra e orientação das fibras.
Para acelerar o desenvolvimento de uma nova economia de longos compostos de fibra de carbono, uma equipe de especialistas líderes do Pacific Northwest National Laboratory vem trabalhando em uma série de ferramentas de engenharia, incluindo a montadora Toyota Motor Corp., fornecedor de peças de primeira linha Meg A PlastiComp, Inc., fornecedora de materiais e tecnologias longas de fibra de carbono, Autodesk, fornecedora líder de software de modelagem de processos e parceiros de pesquisa da Universidade de Illinois, Purdue e Virginia Tech.
A equipe foi financiada pelo Escritório do Programa de Materiais Leves da Tecnologia do Veículo da DOE e as ferramentas de software desenvolvidas prevêem com sucesso a orientação das fibras e a distribuição do comprimento em partes complexas de fibra de carbono termoplástica.
O desenvolvimento de peças compostas exige que as montadoras fabriquem e testem moldes, peças e componentes, um processo extenso e cuidadoso que prejudica o rápido desenvolvimento de novos e mais econômicos materiais de fibra de carbono na indústria automotiva. O software de desenvolvimento de engenharia validado por equipe do Northwestern National Laboratory, permitirá aos fabricantes "ver" quais serão as propriedades estruturais do projeto composto de fibra de carbono proposto antes da moldagem ". Essas ferramentas permitirão fabricantes e componentes automotivos Designers para testar mais rápido e explorar novas idéias.
A equipe usou o software Autodesk Moldflow para prever a orientação das fibras e a distribuição do comprimento da fibra em peças moldadas com base em um modelo originalmente desenvolvido pelo professor Charles Tucker e colegas. Com a orientação de Toyota, PlastiComp e Magna, eles usaram PlastiComp Materiais, formando partes compostas de fibras longas de carbono e extraindo fibras para testes pela Purdue University e Virginia Tech.
O Laboratório Nacional do Pacífico Noroeste comparou o desempenho previsto do software de simulação com os resultados dos testes da fibra formada para verificar a precisão do software e o modelo. O Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico descobriu que a ferramenta de software previu com sucesso a distribuição do comprimento da fibra (precisa 100%) e orientação da fibra (88% de precisão).
Além disso, como parte do projeto, o Laboratório Nacional do Pacífico Noroeste, juntamente com a Magna e a Toyota, analisou os benefícios de desempenho e os custos dos componentes longos de fibra de carbono contra os compósitos convencionais de aço e fibra de vidro. O Laboratório Nacional Noroeste do Noroeste do Pacífico descobriu que o A tecnologia compósita de polímero reforçada com fibra de carbono pode reduzir o peso do sistema corporal em 20%, mas o custo de produzir peças de fibra de carbono pode ser até 10 vezes maior que o de peças de aço Otimizando processos e estruturas com ferramentas preditivas pode reduzir significativamente os custos de fabricação de fibra de carbono Abrindo o caminho para um uso mais amplo na indústria automotiva.