亞洲新能源汽車網(wǎng)獲悉，福特汽車公司與WMG，華威大學(xué)，Gestamp和GRM咨詢公司合作，為Innovate UK開發(fā)了一款用于C級車輛的輕質(zhì)復(fù)合材料后懸架轉(zhuǎn)向節(jié)。
結(jié)合獨特的碳纖維部署，優(yōu)化技術(shù)和定制的制造工藝，與目前制造的鋼部件相比，可以減輕50％的重量。
通過將先進(jìn)的加工技術(shù)與GRM的模擬技術(shù)相結(jié)合，該團隊開發(fā)出了同類產(chǎn)品中的第一個。該部件的設(shè)計是完整的，該部件的制造試驗?zāi)壳罢谶M(jìn)行，以開發(fā)全面的批量生產(chǎn)過程。
介紹
全球汽車行業(yè)正在推動更嚴(yán)格的質(zhì)量目標(biāo)，以滿足不斷增加和嚴(yán)格的排放法規(guī)以及客戶對擴展范圍的電動汽車的需求。福特選擇通過選擇系列鋼懸架部件并將設(shè)計重新設(shè)計為可生產(chǎn)的復(fù)合輕質(zhì)部件來開始開發(fā)周期。所選擇的部件呈現(xiàn)出相互矛盾的結(jié)構(gòu)要求，具有最小和最大剛度，屈曲和強度目標(biāo)。這種特殊的非彈簧部件的重量減輕增加了彈簧和減震器的相對效率，從而提高了乘客的舒適度和駕駛員操控性。這種新開發(fā)的復(fù)合材料部件證明適用于高性能C級車輛。在材料和工藝選擇之間獲得的精細(xì)和完美的平衡導(dǎo)致總循環(huán)時間低至5分鐘。這個短周期時間是可比的，或者在大多數(shù)情況下，超過了舊制造技術(shù)的處理時間。
合作至關(guān)重要
這一成功案例是由Innovate UK部分資助的兩年項目的結(jié)果，該項目由福特汽車公司，Gestamp，WMG，華威大學(xué)和GRM咨詢等一系列組織執(zhí)行。該項目名為“復(fù)合輕型汽車懸架系統(tǒng)”（CLASS）。復(fù)合材料技術(shù)不得不從學(xué)術(shù)界和航空航天工業(yè)發(fā)展到主流汽車工程實踐，以抵消電動和自動車輛固有的重量增加。復(fù)合材料行為的復(fù)雜性仍然是整個主流汽車行業(yè)需要克服的挑戰(zhàn)。雖然大量的研究致力于理解工業(yè)和學(xué)術(shù)界的復(fù)合材料，復(fù)合材料行為的預(yù)測藝術(shù)仍處于起步階段。GRM咨詢公司在開發(fā)賽車運動中的碳纖維結(jié)構(gòu)預(yù)測工具方面擁有數(shù)十年的經(jīng)驗，通過規(guī)避傳統(tǒng)方法以及減少所需的物理測試量，為該項目做出了重大貢獻(xiàn)。使用VR＆D Genesis作為FEA和設(shè)計優(yōu)化軟件，GRM采用了基于優(yōu)化的方法來降低成本和工程時間，而不會影響性能。這需要理解在強度，剛度和屈曲載荷情況下無限多種纖維取向組合的機制的失效點。
在項目的兩年開發(fā)期間，復(fù)合材料部件的設(shè)計從單一材料部件演變?yōu)槎嗖牧显O(shè)計，挑戰(zhàn)制造和優(yōu)化團隊?；诟鞣N文章的初步調(diào)查表明，復(fù)合輕質(zhì)關(guān)節(jié)的想法可以通過單一材料片狀模塑料（SMC）實現(xiàn)。然而，漫長的工程時間表最終導(dǎo)致設(shè)計工程團隊走向多材料系統(tǒng)； 其中預(yù)浸料層具有所需的平面機械性能，并且SMC的包覆成型允許復(fù)雜的幾何細(xì)節(jié)和面外硬化。將單軸和雙軸預(yù)浸料與SMC結(jié)合的方法表明，復(fù)合材料部件可以實現(xiàn)機械強度，剛度和屈曲目標(biāo)。其他設(shè)計挑戰(zhàn)意味著必須引入進(jìn)一步的創(chuàng)新，同時保持設(shè)計簡介而不影響制造。該設(shè)計僅在完成大量模擬和實驗工作后才最終確定。這已經(jīng)優(yōu)化和改進(jìn)了設(shè)計，以滿足OEM耐用性和NVH目標(biāo)。
該項目實現(xiàn)的最終重量減少至少30％，可能具有50％的優(yōu)異功能，具有相同的功能。
創(chuàng)新的制造技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)出一種壓縮成型制造工藝，能夠大規(guī)模制造這種高強度和復(fù)雜形狀的懸架轉(zhuǎn)向節(jié)。2017年第二季度將展示制造和物理測試的示范部分。
使用由Mitsubishi Rayon Corporation提供的材料，基本工具的圖示如圖3所示。在開始制造復(fù)合轉(zhuǎn)向節(jié)連接刀片之前，CLASS候選碳纖維材料在迪爾伯恩的福特研究與創(chuàng)新中心成型。美國。這種經(jīng)驗有助于項目優(yōu)化工藝參數(shù)，從而獲得最大的機械性能和幾何精度。
經(jīng)驗教訓(xùn)
通過GRM Consulting和相關(guān)公司的共同努力，該項目的結(jié)構(gòu)和減重目標(biāo)得以實現(xiàn)，而項目期間獲得的經(jīng)驗幫助工程師了解如何在多材料設(shè)計中實現(xiàn)最佳平衡。隨著它的發(fā)展，VR＆D Genesis中的優(yōu)化方法得到了改進(jìn)，材料選擇方法得到了修改，以支持設(shè)計和制造工程師滿足嚴(yán)格的要求。
福特向項目團隊提出挑戰(zhàn)，要求他們提供一個高度復(fù)雜且負(fù)載很重的部件，這表明如果可以提供，那么許多其他車輛部件將相對簡單。有跡象表明，這是通過減輕重量來實現(xiàn)的，從而為整個車輛提供了巨大的機會。
