奥迪, Hexcel和Secar Technologie公司合作为奥迪R8开发了一种复合发动机支架, 该支架采用HexMC-i 2000碳纤维/环氧模塑料进行包覆成型, 来制备Secar拉绕碳纤维截面和Hexcel高度结构化的混合结构.
在以前成功合作的基础上, Hexcel公司的汽车业务部门于2016年初, 与奥迪的复合材料开发团队进行了接洽, 目的是使HexMC-i符合生产预备的制造工艺. 这一举动不仅使奥迪公司评估了当前碳纤维板材复合材料的市场, 也使其选择出了最适合R8发动机的零部件.
奥迪R8中的V10发动机支架采用十字形部件支撑, 不仅提高了发动机的扭转刚度, 还增强了汽车的驾驶动态. 该项目的目标是生产现有铝制部件的复合版本, 该铝合金部件可显著提高汽车的轻量化级别, 并通过提供更有机模制形状来增强部件的视觉外观. 该技术获得了奥迪的专利.
快速固化模压成型
HexMC-i 2000是一种快速固化的高性能模塑材料. 其采用高强度碳纤维和快速固化的HexPly M77预浸料, 将随机取向的矩形预浸料 '芯片' , 组装成2000克每平方米的复合材料, 用于接下来的压缩成型.
而对于R8 X-Brace, 是先生产出泡沫填充的拉绕式碳纤维管, 然后再用HexMC-i 2000碳纤维/环氧模塑料进行包覆成型, 以生产用于直接安装到汽车上的中央节点和末端部件.
X-Brace开发中最棘手的挑战之一便是在不破坏固化材料的情况下, 如何将模塑料固化, 并确保与薄壁(<1mm壁厚)碳管的最强粘合性。根据制造商的说法，Hexcel的HexPly M77树脂体系具有非常高的粘合强度，可以在两种材料之间产生很强的粘合力，且不会对管子产生过度压缩。
不仅如此, Secar和Hexcel还能够优化工具加载和压制的固化周期, 为HexMC-i提供一个最佳的工艺参数, 与传统的铝合金相比, 当使用M77快速固化环氧树脂时, 零件质量约减轻了15% .
所有用于安装X-Brace的金属嵌件, 都是在生产过程中直接模压到零件中的, 因此大幅减少了脱模零部件的精加工次数, 节约了生产成本.
HexMC-i的另一个优势是, 由于预浸料 '芯片' 在材料中的取向是随机的, 加之精确的切割, 会得到一种独特且极具吸引力的视觉效果, 这也是奥迪在材料选择上的的另一个关键要求.
粘结强度测试
在Secar生产了第一批原型零件后, 奥迪公司将其带回自己的实验室, 并对新部件在室温和湿热条件下进行了严格的静态和动态负载测试. 客户最关心的一个问题便是, 该部件能否与拉绕管实现牢固的结合. 据Hexcel报告表示, 虽然在管道和HexMC-i模塑料之间没有使用粘合膜或附加的粘合剂, 但目前所有的测试都呈现出了令人满意的结果.
成功获得奥迪使用资格
Hexcel与Secar公司联合开发的新型复合X支架的轻量化技术和一次成型工艺, 最终获得了奥迪公司的认可
'我们很高兴HexMC-i包覆成型工艺能够在奥迪产品的零部件中取得成功, 并期待在不久的将来推出更先进的技术, ' Hexcel汽车销售和营销总监Achim Fischereder说道.
'将HexMC-i产品的独特特性与我们开发的高性能拉丝和牵引技术相结合, 无疑会成为大幅提高汽车性能的最佳解决方案. ' Secar Technologie销售和营销总监Werner Stoeger补充道.