Ford Motor Company는 WMG, Warwick University, Gestamp 및 GRM Consulting과 협력하여 영국의 C-Class 혁신을위한 경량 복합 리어 서스펜션 너클을 개발했습니다.
탄소 섬유의 독특한 배치와 최적화 된 기술 및 맞춤형 생산 공정의 사용을 통해 합성 리어 서스펜션 너클은 현재 제조 된 스틸 부품에 비해 최대 50 %까지 줄일 수 있습니다.
첨단 프로세싱 기술과 GRM Consulting의 시뮬레이션 기술을 통합적으로 적용하여 팀은 동급 제품 중 최초로 설계를 개발했습니다.
구성 요소의 설계가 완벽합니다. 현재 대규모 대량 생산 프로세스 개발을 목표로 구성 요소의 생산 및 테스트가 진행 중입니다.
복합 너클 테더 프로토 타입
스틸 너클 - 타이로드
소개
점점 더 엄격 해지는 배출 규제와 전기 자동차의 범위를 확장하기위한 고객의 요구 사항을 충족시키기 위해 전세계 자동차 업계는 체중 감축 목표를 달성하기위한 노력을 강화하고 있습니다.
Ford Motor Company는 대량 생산되는 스틸 서스펜션 구성 요소를 재 설계하여 개발 사이클을 시작하여 제조 가능한 복합 소재의 경량 구성 요소로 만들었습니다.
선택된 부품은 '최소 강성 및 최대 강성', '좌굴 지수 및 강도 지수'라는 모순 된 요구 사항을 나타냅니다.
이 특수 비 스프링지지 구성 요소의 무게를 줄이면 스프링 및 댐퍼의 상대적인 효율성이 높아져 탑승자의 편의성과 운전자 조작성이 향상됩니다.
이 새로 개발 된 복합 부품은 고성능 C-Class 차량에 적합 함이 입증되었습니다.
재료와 공정 선택 사이의 섬세하고 완벽한 조화로 인해 총 생산 사이클 시간은 5 분 정도로 짧습니다.
협력은 필수적이다.
이 성공 사례는 Innovate UK가 자금을 지원하고 Ford Motor Company, Gestamp, WMG, Warwick University 및 GRM Consulting을 포함한 여러 단체에서 구현 한 2 년 프로젝트의 결과입니다.
프로젝트의 이름은 'Compound Lightweight Automotive Suspension System ('CLASS '라고 함)입니다.
복합 기술은 학문적 연구와 항공 산업에서 주류 인 자동차 엔지니어링 실무에 불가분의 어려움을 겪어 전기 및 자율 차량의 고유 한 중량 증가를 상쇄합니다.
주류 자동차 산업 전체에있어서, 복합 성능의 복잡성은 여전히 극복되어야 할 어려운 문제로 남아 있습니다.
산업 및 학술 수준의 복합 재료를 이해하는 데 많은 연구가 투입되었지만 복합 소재의 성능을 예측하는 기술은 아직 초기 단계입니다.
GRM Consulting은 경주 용 자동차의 탄소 섬유 구조에 대한 예측 도구 개발에 수십 년의 경험을 보유하고 있으며, 기존 방법을 피하고 필요한 기계 테스트 횟수를 줄임으로써이 프로젝트에 많은 공헌을했습니다.
VR & D Genesis 유한 요소 분석 및 설계 최적화 소프트웨어를 사용하여 GRM Consulting은 최적화 기반 접근 방식을 채택하여 성능을 저하시키지 않으면 서 비용을 줄이고 엔지니어링 시간을 단축했습니다.
강도, 강성과 좌굴 하중 요구 사항의 섬유 배향의 조합의 무한한 수를 충족시키기 위해, 조직은 실패의 점을 이해할 필요가있다.이를 위해, WMG는, 워릭 대학과 가장 진보 된 생산 단위의 재료 행동의 자신의 폭 넓은 이해를 적용되도록 차량 섀시 제조 회사 GESTAMP, 기능적 요구 사항이 중요한 역할을 충족하는 데 필요한 구성 요소의 디자인의 글로벌 리더.
설계 방법
2 년 프로젝트의 개발 과정, 같은 복합 부품의 설계, 개발 된 단일 물질의 구성 요소 제조 및 최적화 팀을위한 도전을 제기 다양한 재료를 설계합니다.
사전 정보는 (SMC)가 구현 된 단일 재료 시트 성형 화합물 일 수있는 책, 경량 복합 스티어링 개념 부, 즉 이해 나타낸다.
그러나 장기간의 엔지니어링 일정으로 인해 설계 엔지니어링 팀은 다양한 소재 시스템으로 이동하게되었습니다. 프리프 레그 레이어는 필요한 곳에 평면 기계적 특성을 부여하고 SMC 오버 몰딩은 복잡한 기하학적 세부 사항 및 표면을 허용합니다. 외부 강성.
SMC와 결합 된이 단축 및 이축 프리프 레그는 복합 부품이 기계적 강도, 강성 및 좌굴의 목표를 달성 할 수 있음을 의미합니다.
다른 설계 과제는 제조에 영향을 미치지 않고이 설계 개요를 유지하면서 더 많은 혁신을 도입해야 함을 나타냅니다.
광범위한 시뮬레이션 및 테스트 작업이 완료된 후 설계가 완료되어 OEM 내구성 및 NVH 목표를 충족하도록 설계를 최적화하고 개선 할 수있었습니다.
프로젝트의 최종 체중 감량 효과는 동일한 기능으로 최소 체중 감량이 30 %이고 최대 체중 감량이 50 %라는 것입니다.
혁신적인 제조 기술
이와 같은 고강도의 복잡한 서스펜션 너클을 대량 생산할 수있는 성형 공정이 개발되어 2017 년 2/4 분기에 시연 부품의 생산 및 기계적 시험이 수행되었습니다.
자료는 Mitsubishi Rayon에서 제공합니다.
이 복합 너클 타이로드의 제조를 시작하기 전에 CLASS의 후보 탄소 섬유 소재는 최대 기계적 특성 및 형상을위한 공정 매개 변수를 최적화하기 위해 미국 Dearborn에있는 Ford의 R & D 혁신 센터에서 성형되었습니다. Precision은 도움을 제공합니다.
경험 요약
GRM Consulting과 모든 참여 기업들의 공동 노력을 통해이 프로젝트는 구조적 및 중량 감소 목표를 달성했습니다.
이 과정에서 얻은 경험을 통해 엔지니어는 여러 재료 설계와 최적의 균형을 이루는 방법을 이해할 수있었습니다.
프로젝트가 진행됨에 따라 VR & D Genesis 최적화 방법이 개선되고 엄격한 요구 사항을 충족시키기 위해 설계 및 제조 엔지니어를 지원하기 위해 재료 선택 방법이 개선되었습니다.
포드의 프로젝트 팀은 '매우 복잡한 중장비 부품 공급'이라는 과제를 수락했는데, 이는 다른 많은 자동차 부품을 제공하는 것이 비교적 간단하다는 것을 나타냅니다. 전체 차량에 상당한 체중 감량 기회를 가져다 준 징조가 있습니다. .