Audi из углеродного волокна от предварительной разработки до производства компонентов углеродного волокна Audi R8, A8 на протяжении всего этапа, в том числе: R & D Audi перед тем, как решать технические проблемы, выбирать собственные исследовательские и опытно-конструкторские разработки, дизайн условий нагрузки, сверхбыстрое литье под давлением Исследование и развитие дороги, после успеха поставщиков технологий для содействия использованию и будущего развития дороги.
Согласно сообщениям зарубежных СМИ, Audi выбрала проектирование и разработку собственной углеродной композитной структуры, компания ожидает, что в будущем будет достигнуто высокоскоростное массовое производство. В настоящее время передовые композитные материалы (продвинутые композиты) в этом сегменте рынка, автомобильный композитный материал или станут Милый поставщик материалов и производителей компонентов, второй по важности целевой рынок на рынке, почти сравним с аэрокосмической промышленностью.
Композиции из углеродного волокна Audi на этапе предварительной разработки проблем, с которыми сталкиваются
Тем не менее, сталь и алюминий по-прежнему пользуется популярностью в автомобильной промышленности. Рост композиционных материалов также требует времени и напряженной работы со стороны сверстников в отрасли, поскольку он сталкивается со следующими проблемами: сложные структуры сложны и из-за сложной природы этих композиционных материалов из волокнистых материалов и других материалов Это означает, что для достижения требуемых параметров производительности текущие проектные и имитационные эксперименты также сталкиваются со многими трудностями.
В отличие от стали и алюминия, комплекс еще не стандартизовал производственные операции, а это означает, что его более высокие издержки производства, более длительный цикл производства. Хотя основные цены на автомобили активно передаются автомобилю легче, пытаясь уменьшить вес автомобилей. Для этого Audi Желая воспользоваться этой возможностью, чтобы сосредоточиться на исследованиях и разработке композиционных материалов из углеродного волокна.
Теперь, первый вопрос, с которым нужно столкнуться: Audi должна начинаться с чего?
В настоящее время наиболее распространенной практикой является запуск небольших пакетных приложений, постепенная реализация крупномасштабного производства, которое из стратегии разработки продукта автомобиля может ясно ощутить, что за последние семь лет Audi - это способ сделать это. Работа началась с модульной системы спортивного автомобиля (MSS), которую компания применила к дизайну кузова Audi R8 Coupe, Audi R8 Spyder, Audi R8 LMS (гоночные) и Lamborghini Huracan и многим другим моделям, Lamborghini Huracan Это двухместная спортивная машина, которая использует дизайн задней конструкции двигателя.
Audi использует MSS в качестве инструмента для применения современных композитов из углеродного волокна для тела в белом (BIW) для снижения веса транспортного средства и улучшения характеристик автомобиля. По мере того как электрификация транспортных средств прогрессирует, Audi более определяется эта идея. Audi легкий дизайн центр углеродного волокна композитного материала (углепластик) технологии исследования и комиссар развития Дэвид Рокет сказал, что первое поколение модели Audi R8 с использованием алюминия, но Audi решила проект MSS в втором поколении R8 в R & D Из композитного материала из углеродного волокна.
Итак, второй вопрос: к каким частям тела будут применены материалы из углеродного волокна?
Roquette сказал, что Audi заняла три года, чтобы разработать и оценить кузов и в итоге найти ответ. Он и коллеги воспользовались собственным оптимизированным программным пакетом компании для 23 загрузочных случаев кузова Затем они применяли анизотропные напряжения к различным компонентам тела, устанавливая значения до максимума, а затем находили наиболее подходящий компонент для использования композитных материалов из углеродного волокна.
Рокет отмечает: «Однако стресс является лишь одним из этих факторов, и экономика также очень важна. Каковы две вышеуказанные вещи, которые Audi должна делать, когда речь заходит о материалах из углеродного волокна? Имеет ли Audi технологию, необходимую для изготовления композитов из углеродного волокна? По мере продвижения научно-исследовательской работы сотрудники R & D Audi постепенно находят автомобильные детали и компоненты, соответствующие этим стандартам - с туннелем карданного вала и (автомобильной) задней стенкой ( Задняя стенка служит для отделения салона от заднего моторного отсека. Согласно Roquette, задние стенки моделей 2016 R8 Spyder и Coupé оснащены композитом из углеродного волокна Значительно увеличилось крутильное напряжение и жесткость транспортного средства, а также снижение массы тела.
Условия загрузки проектных работ
Феликс Диболд (Felix Diebold), коллега из Roquette, сказал, что в то время как Исследовательский центр Audi впервые сосредоточился на 23 условиях нагрузки, компания искала новые возможности для увеличения крутильного напряжения белого тела с композитом из углеродного волокна, уменьшая его вес В целом прочность и безопасность пассажиров инженеры Audi объединили однонаправленную армирующую ткань из углеродного волокна с быстродействующей эпоксидной смолой.
Диболд сказал, что Audi ожидает конструкцию сэндвича с пенополистиролом для некоторых композитных компонентов R8 Spyder, в частности наполнителя B-стойки и задней стенки. Roquette сказал, что Audi использует прослойку пены, которая предназначена для Уменьшите количество углеродного волокна в каждом структурном элементе, накладку из B-стойки, закрепите часть и увеличьте ее прочность и жесткость.
Когда крыша Audi R8 Spyder рухнула, модель превратилась в кабриолет, поэтому усиление производительности B-стойки стало критическим. Стабильность и жесткость ходовой части в неконвертируемом режиме зависят от Жесткость и прочность дверей, рамок крыши и т. Д. В режиме конвертирования двери и другие компоненты предназначены для обеспечения требуемой стабильности и жесткости.
Audi надеется использовать технологию формования смолы (RTM) для впрыскивания эпоксидной смолы в пенопласты с углеродным волокном, вспоминает Diebold, главная задача которой - найти внутреннее ядро с простым в обращении и он не должен быть слишком тяжелым (плотность 100-150 кг / м3) или слишком светлым, иначе материал будет раздавлен во время обработки RTM.
Audi наконец-то разработала новую программу, в которой используется пенопласт на основе полиметакримида (PMI), относительно новый продукт на рынке ». Diebold сказал:« Материал не измельчается легко и легко В то время были также опробованы другие материалы с сердечником, но существовали тепло, стоимость или другие ограничения, которые в конечном итоге не могли быть применены к материалу.
Он добавил, что формование можно использовать для вспенивания пенопластов во множество трехмерных форм, которые позволяют интегрировать поднятые детали, вставки и другие металлические детали без необходимости запуска машин, которые перерабатывают сложные пенные сердечники Обработка и измельчение. Кроме того, согласно Diebold, материалы полиметакримида (PMI) имеют однородную структуру клеток, которые могут выдерживать гидростатическое испытание.
Ультра-быстрое формование смолы на пути развития
Последняя проблема разработки заключается в совершенствовании процесса RTM, который Audi ожидает объединить в различных материалах, используя новый процесс, который тривиален по сравнению с целями исследований и разработок Audi. В конечном итоге Audi решила Работа была передана поставщику первого уровня, который отвечал за соответствующие производственные работы.
Roquette заявила, что литье под давлением с высоким давлением (HP-RTM) стало любимцем производителей автомобильных компаундов, хотя Audi также рассмотрела вопрос о том, следует ли принять этот процесс, но давление впрыска до 120 бар. Если давление в точке впрыска высокое , Окажет влияние на целостность стержня пены, и Audi не хочет идти на компромисс в отношении производительности, поэтому компания ищет новые способы снижения давления на инъекции, гарантируя, что производственный цикл не продлевается.
Это может показаться невыполнимой задачей, которая не была решена до тех пор, пока Ауди не связалась с научно-исследовательской организацией, занимающейся исследованиями и разработкой датчиков давления в полости пресс-формы, оба из которых касались тонкой настройки ) Давление литьевого формования, усилие сжатия (сила сжатия) и зазор в фильтре были точно отрегулированы (доработаны) для дальнейшей оптимизации процесса формования.
Roquette сказал, что Audi сотрудничает с такими исследовательскими институтами, и тесты показывают, что если давление в полости является регулируемой и первичной переменной во время процесса формования, высота зазора и сила сжатия Возможно, регулируемое значение среды, которое можно отрегулировать, чтобы обеспечить быстрый производственный цикл как можно быстрее и, по крайней мере, так же быстро, как и RTM высокого давления, Audi назвал этот процесс " Ультрабыстрое формование с переносом смолы (ультра-RTM).
Для сэндвич-структур Audi R8 Spyder давление впрыска не превышает 40 бар, максимальный предел формования может достигать 0,6 мм, максимальная сила сжатия может достигать 500 тонн, а температура пресс-формы не может превышать 123 ° C. Благодаря этому новому процессу, Время литья под давлением можно сократить до 15 секунд, в то время как общее время производственного цикла можно контролировать в течение 5 минут. Это означает, что детали могут обрабатываться с использованием меньших, более дешевых компрессоров и более низкого потребления энергии, а не для ядра Целостность материалов представляет собой угрозу (не легко измельчается).
Новые технологии для продвижения и использования производителем дороги
Рокетт сказал, что, когда Audi сначала планировала производить сложные детали для MSS, первой стратегией производства компании было работать с европейскими переработчиками автомобильных компаундирования, которые могут обладать требуемой мощностью и опытом, чтобы быть эффективными И быстро проектируйте и изготавливайте компоненты Audi. Однако Audi в конечном итоге решила разработать свой собственный сложный материал и связанные с ним технологии обработки.
Рокетт сказал: «Насколько нам известно, если Audi действительно хочет совершить технические прорывы в области сложных материалов, прежде всего, персонал R & D Audi должен обладать навыками в этой области техники, а во-вторых, обязательно использовать независимые исследования и разработки. У Ауди есть крупномасштабные R & D, каждый день изо дня в день много работает над проектом.
Когда результаты независимых исследований и разработок материалов и процессов Audi были достигнуты и переданы двум крупнейшим европейским композитным поставщикам, ответственным за фактическое производство, другие стороны также не уверены в технологиях и продуктах, которые, по мнению сотрудничества, считают Рокетт : «Потому что это не зрелая технология, приобретенная Audi с открытого рынка. Аудиторские поставщики также выпускают такие материалы и имеют многолетний опыт в области технологий производства. Однако независимые технологии исследований и разработок и поставщики Audi передали Используемые технологии очень разные, и для новой технологии это немного неприемлемо для поставщиков.
Он также сказал: «С этой целью Audi предоставила технические демонстрации поставщикам о том, как применяются их новые технологии, и, в конце концов, Audi убедила поставщиков, что последняя будет отвечать за производство таких деталей, для которых поставщики Но также принять на себя большой риск. Как поставщик автомобильных цен, это действительно нелегко сделать.
Высокие ограничения по стоимости для создания Audi продолжают изучать новые технологии
Тем не менее, исследования и разработки и применение этой технологии не прекратились с 2016 R8 Spyder. В 2017 году Audi представила четырехместный роскошный автомобиль Audi A8, в котором используется композитная задняя и верхняя полки из углеродного волокна, Оба компонента изготовлены из композитных материалов из углеродного волокна, а также получили ультрабыстрый RTM-процесс.
Roquette сказал: «Чем больше объем, тем больше требуется объем работы. Стоимость готовых деталей из углеродного волокна слишком высока. В настоящее время компания будет рассматривать все аспекты продукта, а не только цену на углеродное волокно, но также и процесс RTM В дополнение к цене на смолу, цене связующего, цене всей материальной цепочки, и по этой причине мы должны принять совершенно новую концепцию ».