La Ford Motor Company ha collaborato con WMG, Warwick University, Gestamp e GRM Consulting per lo sviluppo di un leggero nasello in composito posteriore per Innovate UK's C-Class.
Grazie all'impiego esclusivo della fibra di carbonio e all'utilizzo di tecnologie ottimizzate e processi di produzione personalizzati, il paranocche in composito della sospensione posteriore può essere ridotto fino al 50% rispetto ai componenti in acciaio attualmente prodotti.
Attraverso l'applicazione integrata della tecnologia di elaborazione avanzata e della tecnologia di simulazione di GRM Consulting, il team ha sviluppato un design che è il primo della sua categoria.
Il design del componente è perfetto: attualmente sono in corso la produzione e il collaudo dei componenti, con l'obiettivo di sviluppare un processo di produzione di massa su larga scala.
Prototipo di stinco di ferro composito
Tirapugni in acciaio - tirante
introduzione
Al fine di soddisfare le normative sulle emissioni sempre più stringenti e le esigenze dei clienti per l'estensione della gamma di veicoli elettrici, l'industria automobilistica mondiale sta intensificando gli sforzi per raggiungere gli obiettivi di riduzione del peso.
Ford Motor Company ha lanciato il ciclo di sviluppo riprogettando un componente di sospensione in acciaio prodotto in serie per renderlo un componente leggero per un composito producibile.
Le parti selezionate presentano i requisiti contraddittori di "rigidità minima e rigidità massima", "indice di instabilità e indice di resistenza".
La riduzione del peso di questo speciale componente di supporto non molla aumenta l'efficacia relativa della molla e dell'ammortizzatore, migliorando il comfort degli occupanti e l'operabilità del guidatore.
Questa parte composita di nuova concezione si è dimostrata adatta per veicoli di classe C ad alte prestazioni.
Il delicato e perfetto equilibrio tra materiali e scelte di processo si traduce in un tempo di ciclo produttivo totale di appena 5 minuti.
La cooperazione è essenziale
Questa storia di successo è il risultato di un progetto biennale finanziato da Innovate UK e realizzato da un gruppo di organizzazioni tra cui Ford Motor Company, Gestamp, WMG, Warwick University e GRM Consulting.
Il nome del progetto è 'Compound Lightweight Automotive Suspension System (denominato' CLASS ')'.
La tecnologia composita è entrata in modo inestricabile nella pratica dell'ingegneria automobilistica tradizionale dalla ricerca accademica e dall'industria aeronautica per compensare l'aumento del peso intrinseco dei veicoli elettrici e autonomi.
Per l'industria automobilistica mainstream nel suo complesso, la complessità delle prestazioni in composito rimane un problema impegnativo da superare.
Sebbene una grande quantità di ricerche sia stata dedicata alla comprensione dei materiali compositi sia a livello industriale che accademico, l'arte di prevedere le prestazioni dei materiali compositi è ancora agli inizi.
GRM Consulting ha decenni di esperienza nello sviluppo di strumenti predittivi per la struttura in fibra di carbonio delle auto da corsa e ha contribuito in modo significativo a questo progetto, evitando i metodi tradizionali e riducendo il numero di test meccanici richiesti.
Utilizzando il software di analisi degli elementi finiti Genesis VR & D e il software di ottimizzazione del design, GRM Consulting ha adottato un approccio basato sull'ottimizzazione per ridurre i costi e ridurre i tempi di progettazione senza compromettere le prestazioni.
Per soddisfare un numero infinito di combinazioni di orientamento delle fibre di resistenza, rigidità e buckling esigenze di carico, le organizzazioni devono comprendere il punto di guasto. A tal fine, WMG, applicare loro vasta comprensione del comportamento del materiale dell'Università di Warwick e l'unità di produzione più avanzata, in modo che il telaio del veicolo società di produzione Gestamp, leader mondiale nella progettazione di componenti necessari per soddisfare i requisiti funzionali svolgono un ruolo importante.
Metodo di progettazione
Durante lo sviluppo del progetto per due anni, la progettazione di tali parti in composito, componenti di un unico materiale sviluppato per la progettazione di una varietà di materiali, che pone sfide per la produzione e team di ottimizzazione.
informazioni preliminari indica inteso dal libro, leggero composito sezione Concetto di sterzo, cioè può essere un singolo materiale composito stampaggio in foglio (SMC) implementato.
Tuttavia, il programma ingegneristico a lungo termine ha portato il team di ingegneri progettisti a passare a una varietà di sistemi materiali: lo strato prepreg conferisce le proprietà meccaniche planari necessarie laddove è localizzato e il rivestimento ovale SMC consente dettagli geometrici e superfici complessi. Rigidità esterna
Questo prepreg uniassiale e biassiale combinato con SMC significa che la parte composita può raggiungere obiettivi di resistenza meccanica, rigidità e instabilità.
Altre sfide progettuali indicano che è necessario introdurre più innovazione mantenendo al contempo questa visione del design senza intaccare la produzione.
Dopo un lungo lavoro di simulazione e test, il progetto è stato completato e questo ha permesso di ottimizzare e perfezionare il design per soddisfare la durabilità degli OEM e gli obiettivi NVH.
L'effetto di riduzione del peso finale del progetto è che, con la stessa funzione, la perdita di peso minima è del 30% e la perdita di peso massima è del 50%.
Tecnologia di produzione innovativa
È stato sviluppato un processo di stampaggio in grado di produrre in serie tali articolazioni di sospensione di forma complessa e ad alta resistenza. Nel secondo trimestre del 2017 sono stati eseguiti test meccanici e di produzione di un componente dimostrativo.
Il materiale è fornito da Mitsubishi Rayon.
Prima dell'inizio della produzione di questo tirante composito, il materiale in fibra di carbonio candidato per CLASS è stato stampato presso il Centro di innovazione R & D di Ford a Dearborn, USA, per ottimizzare i parametri di processo per le massime proprietà meccaniche e la forma. La precisione fornisce aiuto.
Riepilogo dell'esperienza
Attraverso gli sforzi congiunti di GRM Consulting e di tutte le aziende partecipanti, il progetto ha raggiunto obiettivi strutturali e di riduzione del peso.
L'esperienza acquisita in questo processo ha aiutato gli ingegneri a capire come ottenere un equilibrio ottimale con più progetti di materiali.
Con il progredire del progetto, il metodo di ottimizzazione Genesis VR & D è stato migliorato e il metodo di selezione dei materiali è stato migliorato per fornire supporto agli ingegneri di progettazione e produzione per soddisfare i severi requisiti.
Il team di progetto di Ford ha accettato la sfida di "consegnare componenti per impieghi gravosi altamente complessi", indicando che sarebbe relativamente semplice consegnare molti altri componenti automobilistici, se non del tutto.Non ci sono indicazioni che ciò abbia portato significative opportunità di perdita di peso all'intero veicolo. .