material compuesto de fibra de carbono Audi se desarrolló a partir de la pre Audi R8, toda la etapa de componentes de fibra de producción A8 de carbono, que comprende: problemas técnicos Audi desarrolló antes de enfrentarse a razones de la elección de desarrollo propio, los casos de carga de diseño, moldeo por transferencia de resina rápida de ultra la investigación y el desarrollo de la carretera, después de un proveedor exitoso de aplicación de la tecnología y el desarrollo del camino a seguir.
De acuerdo con reportes de medios extranjeros, Audi elegir su propio diseño y desarrollo de fibra de carbono estructura de material compuesto, la compañía espera que en el futuro para lograr una producción de alta velocidad. Hoy en día, en este segmento de mercado de Advanced Composites (compuestos avanzados), o composites de vehículos se convertirá proveedores y fabricantes de querida partes y componentes de la industria de cada material, como el segundo más importante en los ojos de su mercado de destino, este segmento de la industria de la aviación posición casi comparable.
Materiales compuestos de fibra de carbono Audi en la fase previa al desarrollo de los problemas que enfrentan
Sin embargo, el acero y el aluminio siguen siendo favorecidos por la industria automotriz. El crecimiento de los materiales compuestos también requiere tiempo y trabajo de colegas en la industria ya que enfrenta los siguientes desafíos: Las estructuras complejas son complejas y debido a la naturaleza compleja de estos materiales compuestos. Esto significa que para lograr los parámetros de rendimiento requeridos, los experimentos de diseño y simulación actuales también enfrentan muchas dificultades.
A diferencia del acero y el aluminio, el complejo todavía no se ha estandarizado las operaciones de producción, lo que significa que sus mayores costos de producción, ciclo de producción más largo. Aunque los principales precios de los automóviles están comprometidos activamente con el encendedor de automóviles, tratando de reducir el peso de los vehículos.Para ello, Audi Dispuesto a aprovechar esta oportunidad para enfocarse en la investigación y desarrollo de materiales compuestos de fibra de carbono.
Ahora, la primera pregunta que debe enfrentar es: ¿Audi debería comenzar de qué?
La práctica más común es comenzar las aplicaciones de pequeño volumen, la realización progresiva de la producción en serie de alta velocidad, que puede sentir claramente los precios de la estrategia de desarrollo de productos de automóviles. En los últimos siete años, Audi es una de esas operaciones. La empresa de I + D se comenzó a trabajar su sistema de auto deportivo modular (sistema modular de automóviles deportivos, MSS), la compañía aplica al diseño de bastidor de carrocería del Audi R8 Coupé, Audi R8 Spyder, el Audi R8 LMS (de carreras) y Lamborghini Huracán y muchos otros modelos, el Lamborghini Huracán Es un automóvil deportivo de dos asientos que utiliza un diseño de diseño de motor trasero.
Audi utiliza MSS como una herramienta para aplicar compuestos avanzados de fibra de carbono al cuerpo en blanco (BIW) para reducir el peso del vehículo y mejorar el rendimiento del vehículo. A medida que avanza la electrificación de vehículos, Audi Más sólida esta idea. David Roquette, especialista en investigación y desarrollo de materiales compuestos de fibra de carbono (CFRP) en el Audi Lightweight Design Center, dijo que la primera generación de modelos Audi R8 estaba hecha de aluminio, pero Audi decidió adoptar el proyecto MSS en el R8 de segunda generación De material compuesto de fibra de carbono.
Entonces, la segunda pregunta es: ¿A qué partes del cuerpo se aplicarán los materiales de fibra de carbono?
Roquette dijo que Audi tardó tres años en desarrollar y evaluar la carrocería y finalmente encontró la respuesta. Él y sus colegas aprovecharon el paquete de software optimizado interno de la empresa para 23 cajas de carga de la carrocería. Luego, aplicaron tensiones anisotrópicas a los diversos componentes del cuerpo, estableciendo los valores al máximo, y luego encontrando el componente más adecuado para el uso de materiales compuestos de fibra de carbono.
Roquette señaló: 'No obstante, el estrés es sólo uno de los factores, la economía es también muy importante para Audi en la fabricación de material de fibra de carbono puede tener en cuenta los dos puntos anteriores se ha requerido de material compuesto de fibra de carbono de Audi tecnología de fabricación y cuesta importante ??. ? aspectos pueden alcanzar el éxito y mejorarlo 'con el desarrollo de los esfuerzos en I + D, I + D personal de Audi encontraron poco a poco el coche cumple con los criterios anteriores y componentes - en el túnel de transmisión (túnel de eje de transmisión) y (auto) de la pared trasera ( pared posterior). el efecto es que la pared posterior del compartimiento de pasajeros (habitáculo) y el compartimiento del motor (compartimiento del motor trasero) aparte. se revela Roquette, los modelos de pared posterior 2016 y Coupé párrafo se utilizan material compuesto de fibra de carbono R8 Spyder, con lo cual mejora considerablemente la rigidez torsional de estrés (estrés torsional) y vehículos (rigidez vehículo), también logrado la reducción de peso corporal.
Condiciones de carga del trabajo de diseño
colega Roquette Felix Diebold dijo que cuando el Centro de Investigación de Audi composites para el primer tiempo, centrarse en los anteriormente mencionados 23 tipos de casos de carga, las empresas están buscando nuevas oportunidades, con la esperanza de utilizar el material compuesto de fibra de carbono reforzado los esfuerzos de torsión BIW, al tiempo que reduce su peso, así como para mejorar el vehículo la seguridad general de los pasajeros y la fuerza. de acuerdo con ello, los ingenieros de diseño de la tela Audi unidireccional refuerzo de fibra de carbono (refuerzos de tejido de fibra de carbono tejida) y el sistema de resina epoxi de curado rápido (sistema de resina epoxi de curado rápido) combinados.
Diebold dijo que Audi espera una construcción de sándwich con núcleo de espuma para algunos de los componentes compuestos del Sp8der, específicamente el relleno del pilar B y la pared trasera. Roquette dijo que Audi está utilizando una capa intermedia de espuma diseñada para Reduzca la cantidad de fibra de carbono en cada miembro estructural, empaque de pilar B, consolide la pieza y mejore su resistencia y rigidez.
Cuando se derrumbó el techo del Audi R8 Spyder, el modelo se convirtió en un convertible, por lo que reforzar el rendimiento del pilar B se volvió crítico. La estabilidad y la rigidez del tren de rodaje en modo no convertible dependen de La rigidez y la resistencia de puertas, marcos de techo, etc. En el modo convertible, las puertas y otros componentes están diseñados para garantizar la estabilidad y la rigidez requeridas.
Audi espera utilizar la tecnología de moldeo por transferencia de resina (RTM) para inyectar resina epoxi en espumas recubiertas de fibra de carbono, recuerda Diebold, cuyo principal desafío es encontrar un núcleo interno fácil de manejar. material del núcleo, y no debe ser demasiado pesado (densidad de 100-150 kg / m3) o demasiado liviano; de lo contrario, el material se aplastará durante el procesamiento RTM.
Finalmente, Audi finalizó un nuevo programa que utiliza una espuma a base de polimetacrilamida (PMI), un producto relativamente nuevo en el mercado. "Diebold dijo: 'El material no se tritura fácilmente y es fácil En ese momento, también se probaron otros materiales centrales, pero hubo calor, costo u otras restricciones que finalmente no se pudieron aplicar al material.
Agregó que las molduras se pueden usar para mecanizar espumas en una variedad de formas tridimensionales que permiten la integración de partes elevadas, insertos y otras partes metálicas. No es necesario pasar por el mecanizado de complejos núcleos de espuma Procesamiento y molienda. Además, de acuerdo con Diebold, los materiales de polimetacrilamida (PMI) tienen una estructura celular homogénea que puede resistir las pruebas hidrostáticas.
Moldeo por transferencia de resina ultrarápido del camino al desarrollo
El último desafío de desarrollo radica en el refinamiento del proceso RTM, que Audi espera reunir en una variedad de materiales utilizando el nuevo proceso, que es trivial en comparación con los objetivos de investigación y desarrollo de Audi. Al final, Audi decidió El trabajo fue entregado a un proveedor de primer nivel que era responsable del trabajo de producción relevante.
Roquette dicho moldeo por transferencia de resina de alta presión (HP-RTM) se convierten en coche Composites fabricante mascota, aunque Audi también considera la posibilidad de adoptar la tecnología, pero una presión de inyección de hasta 120 bar. Si el punto de inyección de alta presión , uno de los núcleos de espuma se verán afectados, Audi no quiere comprometer el rendimiento. Como resultado, las empresas buscan nuevas maneras de asegurar que el ciclo de producción no se espera que se prolongue en la reducción de la presión de inyección al mismo tiempo.
Esto puede parecer una tarea imposible que no se resolvió hasta que Audi se puso en contacto con la organización de I + D dedicada a la investigación y desarrollo de sensores de presión de la cavidad del molde, ambos preocupados por el ajuste fino. La presión de moldeo por inyección, la fuerza de compresión (fuerza de compresión) y el espacio de la boquilla se ajustaron (afinaron) para optimizar aún más el proceso de moldeo.
Roquette dijo que Audi está trabajando con institutos de investigación que han sido probados para confirmar que la presión de la cavidad es una variable principal y de referencia durante el proceso de moldeo y que la altura del entrehierro y la fuerza de compresión Tal vez un valor de medio ajustable que se puede ajustar para garantizar un ciclo de producción rápido lo más rápido posible y al menos tan rápido como el proceso RTM de alta presión, Audi denominó el proceso como " Moldeo por transferencia de resina ultrarrápida (ultra-RTM).
Audi R8 Spyder para una estructura sandwich (estructuras sándwich), la presión de inyección no sea superior a 40 bar, un máximo de espacio de moldeo hasta 0,6 mm, la fuerza de compresión máxima de hasta 500 MT, y la temperatura del molde no debe superar 123 ℃. Con esta nueva tecnología, tiempo de inyección se puede acortar a 15 segundos, mientras que el tiempo de ciclo total puede ser controlado dentro de los 5 minutos. esto significa que un volumen más pequeño de componentes de procesamiento se puede emplear, relativamente compresor barato, y bajo consumo de energía, el núcleo no lo hará La integridad del material plantea una amenaza (no se aplasta fácilmente).
Nueva tecnología para la promoción del fabricante y la aplicación de la carretera
Roquette dijo que cuando Audi primera MSS tiene la intención de fabricar piezas complejas de material, desarrollado por primera estrategia de producción de la empresa es cooperar con los procesadores Europea composites Automotive, tal vez porque el último tiene la capacidad y experiencia necesaria, de manera eficiente y rápidamente el diseño y la fabricación de piezas y componentes necesarios para Audi, sin embargo, Audi finalmente se decidió desarrollar sus propios complejos tales materiales y la tecnología de elaboración conexa.
Roquette dijo: 'Por lo que sabemos, si Audi realmente quieren lograr avances tecnológicos en el campo de los materiales complejos, primer miembro del personal de I + D de Audi es importante ser competentes en la tecnología en esta área, y en segundo lugar, asegúrese de investigación y desarrollo independiente de Audi tiene una gran escala. I + D del equipo, todo el mundo en el día a día del proyecto de investigación de energía de gasto.
Cuando los resultados de la investigación independiente y el desarrollo de los materiales y procesos de Audi se han logrado y transmitido a los dos principales proveedores compuestos europeos responsables de la producción real, las otras partes también se sienten inseguras sobre las tecnologías y productos que la cooperación considera, dijo Roquette : "Porque esta no es la tecnología (madura) que Audi adquirió del mercado abierto. Los proveedores seleccionados de Audi también han producido tales materiales y tienen muchos años de experiencia en la tecnología de fabricación. Sin embargo, la tecnología y proveedores independientes de investigación y desarrollo Las tecnologías utilizadas son muy diferentes y para la nueva tecnología es un poco inaceptable para los proveedores.
También dijo: 'Con ese fin, Audi ha proporcionado demostraciones técnicas para los proveedores sobre cómo se están aplicando sus nuevas tecnologías y, finalmente, Audi ha convencido a los proveedores de que estos últimos serán responsables de la producción de dichas piezas, para lo cual los proveedores Pero también corren un gran riesgo. Como proveedor de precios de automóviles, realmente no es fácil hacer esto.
Las altas restricciones de costos para crear Audi continúan explorando nuevas tecnologías
Sin embargo, el R & D y la aplicación de esta tecnología no se han detenido con el R8 Spyder 2016. En 2017, Audi introdujo un automóvil de lujo de cuatro asientos, el Audi A8, que utiliza un respaldo compuesto de fibra de carbono y un estante trasero superior. Ambos componentes están hechos de materiales compuestos de fibra de carbono, también han adoptado el proceso RTM ultrarrápido.
Roquette dijo: "Cuanto mayor sea el volumen, mayor será la cantidad de trabajo requerido. El costo de las piezas acabadas con fibra de carbono es demasiado alto. Ahora, la empresa analizará todos los aspectos del producto, no solo el precio de la fibra de carbono, sino también el proceso RTM. Además del precio de la resina, el precio de la carpeta, el precio de toda la cadena de materiales, y por esa razón debemos adoptar un concepto completamente nuevo ".