บริษัท ฟอร์ดมอเตอร์ร่วมมือกับ WMG, Warwick University, Gestamp และ GRM Consulting เพื่อพัฒนาคอมโพสิตข้อต่อด้านหลังน้ำหนักเบาสำหรับ C-Class ของ Innovate UK
ด้วยการใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์ที่ไม่เหมือนใครและการใช้เทคโนโลยีที่ดีที่สุดและกระบวนการผลิตที่กำหนดเองข้อต่อลดการสั่นสะเทือนด้านหลังคอมโพสิตจะลดลงได้ถึง 50% เมื่อเทียบกับชิ้นส่วนเหล็กที่ผลิตในปัจจุบัน
ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการประมวลผลขั้นสูงและเทคโนโลยีการจำลองแบบของ GRM Consulting ทีมงานจึงพัฒนารูปลักษณ์ที่เป็นแบบแรกในรุ่นนี้
การออกแบบชิ้นส่วนนี้สมบูรณ์แบบในปัจจุบันการผลิตและการทดสอบชิ้นส่วนกำลังดำเนินการโดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนากระบวนการผลิตขนาดใหญ่
สายรัดต้นขาเท็กซ์ - คอมโพสิต
ข้อต่อเหล็ก - แกนยึด
การแนะนำ
เพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดด้านการปล่อยก๊าซที่เข้มงวดมากขึ้นและความต้องการของลูกค้าในการขยายช่วงของยานพาหนะไฟฟ้าอุตสาหกรรมยานยนต์ทั่วโลกกำลังพยายามที่จะบรรลุเป้าหมายในการลดน้ำหนักอย่างมาก
บริษัท ฟอร์ดมอเตอร์เปิดตัววัฏจักรการพัฒนาโดยการออกแบบใหม่ส่วนประกอบระงับเหล็กกล้าที่ผลิตโดยมวลเพื่อให้เป็นส่วนประกอบที่มีน้ำหนักเบาสำหรับคอมโพสิตที่ผลิตได้
ส่วนที่เลือกแสดงให้เห็นถึงความต้องการที่ขัดแย้งกันของ "ความแข็งต่ำสุดและความแข็งสูงสุด" ดัชนีการโก่งและดัชนีความแข็งแรง
การลดน้ำหนักของชิ้นส่วนรองรับพิเศษที่ไม่ใช่สปริงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของสปริงและกันกระแทกที่ดีขึ้นช่วยเพิ่มความสะดวกสบายในการขับขี่และความสามารถในการขับขี่
ชิ้นส่วนคอมโพสิตที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเหมาะสมกับรถ C-Class ที่มีประสิทธิภาพสูง
ความสมดุลที่ละเอียดอ่อนและสมบูรณ์แบบระหว่างวัสดุและกระบวนการผลิตทำให้ระยะเวลาในการผลิตทั้งหมดลดลงเหลือเพียง 5 นาที
ความร่วมมือเป็นสิ่งสำคัญ
เรื่องราวความสำเร็จนี้เป็นผลมาจากโครงการสองปีที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก บริษัท Innovate UK และดำเนินการโดยกลุ่มองค์กรต่างๆเช่น Ford Motor Company, Gestamp, WMG, Warwick University และ GRM Consulting
ชื่อโครงการคือ 'Compound Lightweight Automotive Suspension System (เรียกว่า' CLASS ')'
เทคโนโลยีคอมโพสิตได้เข้าร่วมการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมยานยนต์หลัก ๆ จากงานวิจัยทางวิชาการและอุตสาหกรรมการบินเพื่อชดเชยการเพิ่มน้ำหนักโดยธรรมชาติของรถยนต์ไฟฟ้าและยานยนต์
สำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์กระแสหลักโดยรวมแล้วความซับซ้อนของสมรรถนะของคอมโพสิตยังคงเป็นปัญหาที่ท้าทายที่จะเอาชนะได้
ถึงแม้จะมีงานวิจัยจำนวนมากที่อุทิศให้กับการทำความเข้าใจเกี่ยวกับวัสดุคอมโพสิตจากทั้งในระดับอุตสาหกรรมและระดับการศึกษา แต่ศิลปะในการทำนายสมรรถนะของวัสดุคอมโพสิตยังอยู่ในวัยเด็ก
GRM Consulting มีประสบการณ์หลายสิบปีในการพัฒนาเครื่องมือคาดการณ์โครงสร้างคาร์บอนไฟเบอร์ของรถแข่ง บริษัท มีส่วนร่วมสำคัญในโครงการนี้โดยหลีกเลี่ยงวิธีการแบบเดิมและลดจำนวนการทดสอบทางกลที่จำเป็น
การใช้ VR & D Genesis ในการวิเคราะห์องค์ประกอบและซอฟต์แวร์การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ GRM Consulting ได้ใช้วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อลดต้นทุนและลดเวลาในการออกแบบโดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง
สำหรับการรวมกันของการจัดวางเส้นใยอนันต์ที่ตอบสนองความต้องการความแข็งแรงความแข็งแรงและความต้องการการโก่งน้ำหนักจำเป็นต้องเข้าใจถึงจุดบกพร่องของกลไกด้วยเหตุนี้ WMG Warwick University จึงใช้ความเข้าใจอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับพฤติกรรมด้านวัสดุและหน่วยการผลิตอันทันสมัยเพื่อสร้างแชสซีรถยนต์ Gestamp ซึ่งเป็นผู้นำระดับโลกด้านการผลิตมีบทบาทสำคัญในการออกแบบชิ้นส่วนเพื่อตอบสนองความต้องการด้านการทำงานที่จำเป็น
วิธีการออกแบบ
ในระหว่างการพัฒนาโครงการสองปีการออกแบบส่วนประกอบชิ้นส่วนดังกล่าวตั้งแต่ชิ้นส่วนเดี่ยวจนถึงการออกแบบวัสดุหลายชิ้นได้นำเสนอความท้าทายสำหรับทีมงานด้านการผลิตและการเพิ่มประสิทธิภาพ
ข้อมูลเบื้องต้นจากหนังสือเล่มนี้แสดงให้เห็นว่าแนวคิดของข้อนิ้วที่มีน้ำหนักเบาสำหรับวัสดุคอมโพสิตสามารถรับรู้ได้จากวัสดุแผ่นเดียว (form molding compound หรือ SMC)
อย่างไรก็ตามโครงสร้างทางวิศวกรรมในระยะยาวจะนำทีมวิศวกรรมการออกแบบไปสู่ระบบวัสดุที่หลากหลาย: เลเยอร์ prepreg มีคุณสมบัติเชิงกลที่เรียบต้องอยู่ในตำแหน่งและ SMC overmolding ช่วยให้สามารถระบุรายละเอียดและพื้นผิวทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้ ความแข็งภายนอก
Prepreg แบบคู่แกนและแกนเดียวนี้รวมกับ SMC หมายความว่าชิ้นส่วนคอมโพสิตสามารถบรรลุความแข็งแรงทางกลความแข็งและเป้าหมายการโก่งได้
ความท้าทายด้านการออกแบบอื่น ๆ แสดงให้เห็นว่าต้องมีนวัตกรรมมากขึ้นในขณะที่ยังคงรักษาภาพรวมการออกแบบนี้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อการผลิต
หลังจากเสร็จสิ้นการจำลองและการทดสอบแล้วการออกแบบก็เสร็จสมบูรณ์ซึ่งทำให้ได้รับการออกแบบที่ดีที่สุดและได้รับการขัดเกลาเพื่อตอบสนองความทนทานของ OEM และเป้าหมายของ NVH
ผลกระทบลดน้ำหนักขั้นสุดท้ายของโครงการคือมีหน้าที่เหมือนกันการสูญเสียน้ำหนักขั้นต่ำคือ 30% และการสูญเสียน้ำหนักสูงสุดคือ 50%
เทคโนโลยีการผลิตที่ทันสมัย
กระบวนการหลอมที่มีความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนดังกล่าวได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงไตรมาสที่สองของปีพ. ศ. 2560 การผลิตและการทดสอบเชิงกลของชิ้นส่วนสาธิตได้ดำเนินการแล้ว
วัสดุนี้มีให้โดยมิตซูบิชิเรยอน
ก่อนที่จะมีการเริ่มผลิตสายรัดข้อมือประกอบชิ้นนี้ผู้สมัครจะได้รับวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับ CLASS ที่ศูนย์นวัตกรรมการวิจัยและพัฒนาของฟอร์ดในเมืองเดียร์บอร์นประเทศสหรัฐอเมริกาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสมบัติทางกลและรูปร่างของเครื่องจักร Precision ให้ความช่วยเหลือ
สรุปประสบการณ์
ด้วยความพยายามร่วมกันของ GRM Consulting และ บริษัท ที่เข้าร่วมโครงการทำให้บรรลุเป้าหมายด้านโครงสร้างและการลดน้ำหนัก
ประสบการณ์ที่ได้รับในขั้นตอนนี้ช่วยให้วิศวกรเข้าใจถึงวิธีการให้เกิดความสมดุลที่เหมาะสมกับการออกแบบวัสดุจำนวนมาก
ในขณะที่โครงการมีการพัฒนาวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพ VR & D Genesis ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นและได้มีการปรับปรุงวิธีการเลือกวัสดุเพื่อสนับสนุนวิศวกรด้านการออกแบบและการผลิตเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวด
ทีมงานโครงการของฟอร์ดยอมรับความท้าทายในการส่งมอบส่วนประกอบที่มีความซับซ้อนสูงสำหรับงานหนักซึ่งแสดงให้เห็นว่าการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ชิ้นส่วนอื่น ๆ จะง่ายมากหากมีข้อบ่งชี้ว่ามีโอกาสลดน้ำหนักอย่างมากสำหรับรถทั้งคัน .