شرکت موتور فورد با WMG، دانشگاه وارویک، Gestamp و GRM Consulting مشارکت می کند تا یک کمربند عقب کامپوزیتی سبک را برای C-Class Innovate UK توسعه دهد.
از طریق استقرار منحصر به فرد فیبر کربن و استفاده از تکنولوژی بهینه شده و فرایندهای تولید سفارشی، کمربند عقب کامپوزیت می تواند تا 50٪ در مقایسه با اجزای فولاد در حال حاضر کاهش یابد.
از طریق یکپارچه سازی تکنولوژی پردازش پیشرفته و تکنولوژی شبیه سازی GRM Consulting، تیم طراحی یک کلاس را برای اولین بار در نظر گرفت.
طراحی این جزء کامل است. در حال حاضر تولید و آزمایش اجزاء در حال انجام است، با هدف توسعه فرایند تولید انبوه در مقیاس وسیع.
نمونه اولیه کمربند کمربند
قلاب فولادی - میله کراوات
مقدمه
صنعت خودرو سازی جهانی برای رسیدن به اهداف کاهش وزن، تلاش می کند تا مقادیر قابل توجهی از مقررات انتشار و الزامات مشتری برای گسترش محدوده وسیله نقلیه الکتریکی را رعایت کند.
شرکت فورد موتور، چرخه توسعه را با طراحی مجدد قطعات کامپوزیتی تولید شده از جنس فولاد به منظور ایجاد یک جزء سبک وزن برای کامپوزیت های قابل ساخت تولید کرد.
بخش های انتخاب شده الزامات متضاد "حداقل سفتی و حداکثر سختی"، "شاخص خم شدن و شاخص قدرت" را نمایش می دهند.
کاهش وزن این جزء پشتیبانی از غیر ویژه بهار باعث افزایش کارایی نسبی بهار و دمپر، بهبود آسایش شان و عملکرد راننده می شود.
این کامپوزیت جدید به تازگی توسعه داده شده است که مناسب برای وسایل نقلیه کلاس C با کارایی بالا است.
تعادل ظریف و کامل بین انتخاب مواد و فرآیند، کل زمان تولید را تا 5 دقیقه پایین می آورد.
همکاری ضروری است
این داستان موفقیت نتیجه یک پروژه دو ساله توسط Innovate UK است و توسط یک گروه از سازمانها از جمله Ford Motor Company، Gestamp، WMG، دانشگاه وارویک و GRM Consulting اجرا شده است.
نام پروژه "سیستم تعلیق خودرو سبک وزن (نامیده می شود" CLASS ") است.
تکنولوژی کامپوزیت به طور جدی وارد کار عمدۀ صنعت مهندسی خودرو از تحقیقات علمی و صنعت حمل و نقل هوایی شده است تا جبران وزن خودروهای الکتریکی و خودمختار را افزایش دهد.
برای صنعت اصلی صنعت خودرو به طور کلی، پیچیدگی عملکرد کامپوزیت یک مشکل چالش برانگیز باقی می ماند.
اگر چه حجم زیادی از تحقیقات برای درک مواد کامپوزیتی از هر دو سطح صنعتی و علمی اختصاص داده شده است، هنر پیش بینی عملکرد مواد کامپوزیت هنوز در دوران کودکی خود است.
GRM Consulting دارای چندین سال تجربه در زمینه طراحی ابزارهای پیش بینی شده برای ساخت فیبر کربن اتومبیل های مسابقه است. این شرکت، با اجتناب از روش های سنتی و کاهش تعداد آزمایش های مکانیکی مورد نیاز، به این پروژه کمک زیادی کرده است.
با استفاده از VR & D Genesis تجزیه و تحلیل عنصر محدود و طراحی بهینه سازی، GRM Consulting یک رویکرد مبتنی بر بهینه سازی را برای کاهش هزینه ها و کاهش زمان مهندسی بدون به خطر انداختن عملکرد پذیرفته است.
برای دیدار با یک تعداد نامحدود از ترکیب جهت گیری الیاف از قدرت، سختی و کمانش شرایط بار، سازمان نیاز به درک نقطه شکست. برای این منظور، WMG، درخواست درک گسترده خود را از رفتار مواد از دانشگاه وارویک و واحد ساخت و تولید پیشرفته ترین، به طوری که شاسی خودرو Gestamp، رهبر جهانی در زمینه تولید، نقش مهمی در طراحی اجزای سازنده ایفا نمود.
روش طراحی
در توسعه این پروژه به مدت دو سال، طراحی چنین قطعات کامپوزیت، قطعات از مواد تک توسعه به طراحی انواع مواد، که چالش برای تولید و تیم بهینه سازی.
اطلاعات اولیه نشان می دهد از این کتاب، کامپوزیت بسیار سبک وزن بخش مفهوم فرمان، به عنوان مثال درک ممکن است یک ترکیب مواد قالب گیری ورقه های تک (SMC) اجرا شده است.
با این حال، برنامه مهندسی درازمدت در نهایت تیم مهندسی طراحی را به سیستم های مختلف مواد منتقل کرد: لایه prepreg به خواص مکانیکی مسطح مورد نیاز که در آن قرار دارد، و SMC overmolding اجازه می دهد تا برای جزئیات و سطوح پیچیده هندسی. سختی خارجی
این prepreg یکپارچه و دو طرفه همراه با SMC به این معنی است که بخش کامپوزیت می تواند به مقاومت مکانیکی، سختی و اهداف خمش دست یابد.
چالش های طراحی دیگر نشان می دهد که در طول این نظرسنجی طراحی بدون تاثیر بر تولید، باید نوآوری بیشتری را معرفی کرد.
پس از شبیه سازی و آزمایش گسترده، طراحی انجام شد. این امر باعث شد که طراحی بهینه سازی شده و متناسب با اهداف OEM دوام و اهداف NVH بهبود یابد.
اثر نهایی کاهش وزن پروژه این است که با عملکرد مشابه، حداقل کاهش وزن 30٪ و حداکثر کاهش وزن 50٪ است.
تکنولوژی تولید نوآورانه
قادر به تولید انبوه چنین استحکام بالا، تعلیق تبدیل یک بخش فرآیند قالب گیری شکل پیچیده توسعه یافته اند، سه ماهه دوم سال 2017، دارای اجزای یک تست مکانیکی نمونه و تولید.
این ماده توسط Mitsubishi Rayon ارائه شده است.
قبل از شروع میله کراوات بند انگشت برای تولید چنین کامپوزیت، مرکز نوآوری واقع در مواد نامزد فورد دیربورن برای فیبر کربن از کلاس تولیدات، که بهینه سازی پارامترهای فرآیند به دست آوردن حداکثر خواص مکانیکی و شکل دقت کمک می کند
خلاصه تجربه
این پروژه از طریق تلاش مشترک GRM Consulting و تمام شرکت های شرکت کننده، اهداف کاهش ساختاری و کاهش وزن را به دست آورد.
تجربه به دست آمده در این فرایند به مهندسان کمک کرد تا بدانند چگونه با توازن مطلوب با طرح های مختلف مواد به دست آیند.
با پیشرفت پروژه، روش بهینه سازی VR & D Genesis بهبود یافت و روش انتخاب مواد به منظور پشتیبانی از طراحی و ساخت مهندسین برای رعایت الزامات شدید بهبود یافت.
فورد باعث می شود تیم پروژه چالش، سنگین قطعات ارائه بسیار پیچیده پذیرفته، نشان می دهد که در صورت امکان، از تحویل بسیاری دیگر از قطعات خودرو نسبتا آسان است. نشانه هایی که این فرصت قابل توجهی برای کاهش وزن کل وسیله نقلیه به ارمغان آورده است .