A Ford Motor Company formou uma parceria com a WMG, a Warwick University, a Gestamp e a GRM Consulting para desenvolver uma junta de suspensão traseira composta leve para o inovador C-Class do Reino Unido.
Através da implantação exclusiva de fibra de carbono e do uso de tecnologia otimizada e processos de produção personalizados, a junta da suspensão traseira composta pode ser reduzida em até 50% em comparação aos componentes de aço atualmente fabricados.
Através da aplicação integrada da tecnologia avançada de processamento e da tecnologia de simulação da GRM Consulting, a equipe desenvolveu um projeto que é o primeiro de sua classe.
O design do componente é perfeito Atualmente, a produção e o teste dos componentes estão em andamento, com o objetivo de desenvolver um processo de produção em massa em larga escala.
Protótipo composto de corda de articulação
Junta de aço - tirante
Introdução
A fim de atender aos regulamentos de emissão cada vez mais rigorosos e às exigências dos clientes para ampliar a gama de veículos elétricos, a indústria automotiva global está intensificando os esforços para atingir metas de redução de peso.
A Ford Motor Company lançou o ciclo de desenvolvimento redesenhando um componente de suspensão de aço produzido em massa para torná-lo um componente leve para um composto fabricável.
As partes selecionadas exibem os requisitos contraditórios de 'rigidez mínima e rigidez máxima', 'índice de flambagem e índice de resistência'.
A redução de peso deste componente especial de apoio não à mola aumenta a eficácia relativa da mola e do amortecedor, melhorando o conforto do operador e a operabilidade do acionador.
Esta peça composta recém-desenvolvida provou ser adequada para veículos C-Class de alto desempenho.
O equilíbrio delicado e perfeito entre as escolhas de material e processo resulta em um tempo de ciclo de produção total tão baixo quanto 5 min.
Cooperação é essencial
Esta história de sucesso é o resultado de um projeto de dois anos financiado pela Innovate UK e implementado por um grupo de organizações, incluindo a Ford Motor Company, a Gestamp, a WMG, a Warwick University e a GRM Consulting.
O nome do projeto é 'Compound Lightweight Automotive Suspension System (referido como' CLASS ')'.
A tecnologia de compósitos entrou inextricavelmente na prática de engenharia automotiva da pesquisa acadêmica e do setor de aviação para compensar o aumento no peso inerente de veículos elétricos e autônomos.
Para a indústria automotiva dominante como um todo, a complexidade do desempenho composto continua sendo um problema desafiador a ser superado.
Embora uma grande quantidade de pesquisas tenha sido dedicada ao entendimento de materiais compostos, tanto do nível industrial quanto acadêmico, a arte de prever o desempenho de materiais compósitos ainda está em sua infância.
A GRM Consulting tem décadas de experiência no desenvolvimento de ferramentas preditivas para a estrutura de fibra de carbono dos carros de corrida, e fez contribuições significativas para este projeto, evitando os métodos tradicionais e reduzindo o número de testes mecânicos necessários.
Usando o software de análise de elementos finitos e otimização de projeto VR & D Genesis, a GRM Consulting adotou uma abordagem baseada em otimização para reduzir custos e reduzir o tempo de engenharia sem comprometer o desempenho.
Para atender a um número infinito de combinações de orientação das fibras de força, rigidez e requisitos de carga de flambagem, as organizações precisam entender o ponto de falha. Para este fim, WMG, aplica seu amplo entendimento do comportamento do material, da Universidade de Warwick e da unidade de fabricação mais avançada, de modo que o chassi do veículo empresa de fabricação Gestamp, líder mundial na concepção de componentes necessários para atender aos requisitos funcionais desempenham um papel importante.
Método de design
Durante o desenvolvimento do projeto por dois anos, o projecto dessas peças compostas, componentes de um único material desenvolvido para projetar uma variedade de materiais, o que coloca desafios para a fabricação e equipe de otimização.
A informação preliminar indica entendido a partir do livro, secção conceito de direcção composto leve, isto é, pode ser um único composto de moldagem de folha de material (SMC) implementado.
No entanto, a programação de engenharia de longo prazo levou a equipe de engenharia de projeto a migrar para uma variedade de sistemas de materiais: a camada pré-impregnada confere as propriedades mecânicas planares necessárias onde está localizada e a sobremoldagem SMC permite detalhes geométricos e superfícies complexas. Rigidez externa.
Este pré-impregnado uniaxial e biaxial combinado com SMC significa que a peça composta pode alcançar objetivos de resistência mecânica, rigidez e flambagem.
Outros desafios de projeto indicam que mais inovação deve ser introduzida, mantendo a visão geral do projeto sem afetar a fabricação.
Após extenso trabalho de simulação e testes, o projeto foi concluído, o que permitiu que o projeto fosse otimizado e refinado para atender às metas de durabilidade e NVH do OEM.
O efeito final de redução de peso do projeto é que, com a mesma função, a perda mínima de peso é de 30% e a perda máxima de peso é de 50%.
Tecnologia de fabricação inovadora
Foi desenvolvido um processo de moldagem capaz de produzir em massa essas juntas de suspensão de alta resistência e formato complexo.No segundo trimestre de 2017, foram realizados testes de produção e mecânicos de um componente de demonstração.
O material é fornecido pela Mitsubishi Rayon.
Antes do início da fabricação deste tirante articulado composto, o candidato a material de fibra de carbono para CLASS foi moldado no Centro de Inovação em P & D da Ford em Dearborn, EUA, para otimizar os parâmetros de processo para propriedades mecânicas e forma máximas. Precisão fornece ajuda.
Resumo da experiência
Através dos esforços conjuntos da GRM Consulting e de todas as empresas participantes, o projeto alcançou metas estruturais e de redução de peso.
A experiência adquirida neste processo ajudou os engenheiros a entender como alcançar o equilíbrio ideal com múltiplos projetos de materiais.
À medida que o projeto progrediu, o método de otimização VR & D Genesis foi aprimorado e o método de seleção de material foi aprimorado para fornecer suporte aos engenheiros de projeto e fabricação para atender aos requisitos rigorosos.
A equipe de projeto da Ford aceitou o desafio de "entregar componentes pesados de alta complexidade", indicando que seria relativamente simples fornecer muitos outros componentes automotivos, se é que há indícios de que isso trouxe oportunidades significativas de perda de peso para todo o veículo. .