LFT termoplastilisest komposiitmaterjalist vormide kasutamine autotööstuses

Seoses ülemaailmsete keskkonnaeeskirjade karmistamisega ja kasvava nõudlusega uute energiasõidukite järele on autode kergekaalustamine muutunud tööstusliku ajakohastamise põhisuunaks. Pikkade kiududega tugevdatud termoplastsetest komposiitidest (LFT) on madala tiheduse, suure eritugevuse ja ringlussevõetavuse eeliste tõttu saanud kergekaalulise materjali põhimaterjal. Olulise vormimisseadmena määravad LFT termoplastilised komposiitvormid otseselt komponentide täpsuse, jõudluse ja maksumuse ning on kergekaalulisuse rakendamisel üliolulised. See artikkel koos LFT materjalide omaduste ja autotööstuse nõudmistega uurib nende vormide rakenduspunkte, põhistsenaariume ja arengusuundi.

 

I. LFT termoplastiliste komposiitide ja vormide põhiomaduste ühilduvus

LFT materjalid koosnevad 6-25 mm tugevduskiududest (klaaskiud, süsinikkiud jne) ja termoplastilistest vaikudest (PP, PA jne), ühendades kiudude suure tugevuse vaikude hõlpsa töödeldavusega. Nende tihedus on vaid 1/4 kuni 1/3 terasest ja nende eritugevus on 30% kuni 50% kõrgem kui tavalistel lühikesest kiust plastist osadel. Samaväärse tugevuse korral võivad need vähendada kaalu 15% kuni 25%, samuti on need löögikindlad ja mõõtmetelt stabiilsed, täites "kaalu vähendamise tugevust vähendamata".

LFT-vormid on enamasti valmistatud ülitugevast terasest{0}} ning varustatud täpsete jahutus- ja kuumakanalisüsteemidega, mis suudavad täpselt juhtida vormiparameetreid, säilitada kiudude terviklikkust ja vastata kiire masstootmise nõudmistele. Võrreldes traditsiooniliste metallvormidega on LFT-vormidel lühemad vormimistsüklid, suurem paindlikkus, väiksem kulumine ja neid saab kohandada nii, et need sobiksid autoosade keerukate konfiguratsioonidega, toimides põhisillana, mis ühendab LFT-materjale kergete rakendustega.

 

 

II. LFT termoplastiliste komposiitvormide põhirakenduse stsenaariumid autotööstuses

LFT valuvormide põhiline rakendusloogika on "terase asemel plastik", keskendudes uute energiasõidukite kerekonstruktsioonidele, šassiile, interjööridele ja põhikomponentidele. Kohandatud vormimise abil on võimalik saavutada kaalu vähendamine ja jõudluse parandamine. Konkreetsed stsenaariumid on järgmised:

 

1. Auto kere konstruktsiooniosad

Kere konstruktsiooniosad on kergekaalulisuse tuum. LFT-vormid võivad asendada erinevaid konstruktsiooniosi, kontrollides täpselt kiudude jaotust. Näiteks eesmine pikisuunaline tala ja lävepakutala võivad terasosadega võrreldes vähendada kaalu 30–40% ja suurendada löögikindlust rohkem kui 20% võrra ning neid saab keevitusprotsesside vähendamiseks integraalselt vormida. Mõned BMW i seeria kere konstruktsiooniosad on moodustatud LFT-vormidest, tagades kaalu vähendamise ja jäikuse.

Katteosad, nagu ukse sisepaneelid ja mootorikatted, on pärast LFT-vormidega vormimist oluliselt väiksema kaalu ja suurepärase heliisolatsiooni- ja soojusisolatsiooniomadusega ning sobivad keerukate kumerate pinnakujunduste jaoks. Nende hulgas võib ukse sisemine paneel vähendada kaalu rohkem kui 28% võrreldes terasdetailidega, parandades nii sõidu- kui ka sõidukogemust.

 

2. Autode šassii komponendid

Šassii komponentidel on ülikõrged nõuded tugevuse ja kulumiskindluse osas. LFT vorme saab kasutada šassiikaitsete, vedrustuse kronsteinide, akuploki kronsteinide jms tootmisel. Šassiikaitsed võivad vähendada terasest osadega võrreldes kaalu 55% ja neil on parem korrosioonikindlus; vedrustusklambrite integreerimine võib vähendada osade arvu ja parandada stabiilsust.

Uued energiasõidukite akuploki kronsteinid kui põhilised ohutuskomponendid suudavad saavutada tasakaalu kerge ja suure tugevuse vahel tänu LFT-vormi vormimisele, vähendades terasest osadega võrreldes rohkem kui 30% kaalu ning pakkudes isolatsiooni- ja löögikindlust. Mõned mudelid kasutavad LFT-D in-line survevaluvorme, mis tagavad kiudude ja vaikude täieliku immutamise, reguleerides temperatuuri ja rõhku ohutuse tagamiseks.

 

3. Autode sisustuskomponendid

Sisustuskomponente on palju ja need moodustavad suure osa kogumassist. LFT-vormidega on võimalik saavutada armatuurlaua raamide, istmeraamide jms kerge tootmine, optimeerides vormiõõnsust ja pinnatöötlust. Armatuurlaua raamide kaalu saab vähendada 15% kuni 20% võrreldes traditsiooniliste plastosadega, suurendades jäikust ja neid saab kokkupanemise vähendamiseks terviklikult vormida; istmeraamid ühendavad LFT ja CFRTP protsessid, et tasakaalustada kaalu vähendamist ja toetada ohutust.

Lisaks on LFT vormi{0}}siseosad taaskasutatavad ja jääke saab taaskasutada, vähendades kulusid ja järgides keskkonnasäästlikku arengusuunda.

 

4. Spetsiaalsed komponendid uutele energiasõidukitele

Uutel energiasõidukitel on kiirem vajadus kergekaalu järele. LFT vormid töötavad välja kohandatud lahendusi akukomplektide kestadele, mootorikestadele jne. Mikrotsellulaarse vahutamistehnoloogia kombineerimisel LFT vormidega toodetud akukestade kaalu saab vähendada 22% ja nende löögitugevus suureneb 25% võrra; mootorikestad võivad kasutada ära komposiitmaterjalide isolatsiooniomadusi, et lihtsustada isolatsioonikonstruktsioone ja vähendada keerukust.

 

 

III. LFT termoplastsest komposiitmaterjalist vormide peamised eelised autotööstuses kasutatavates kergekaalulistes rakendustes

 

1. Äärmusliku kaalulangetamise hõlbustamine, säilitades samal ajal jõudluse ja keskkonnasõbralikkuse

 

LFT vormid võivad täielikult ära kasutada materjalide kergeid eeliseid, säilitada kiudude terviklikkust, saavutada "kaalu vähenemine ilma tugevuse vähendamiseta" ning LFT materjali ja vormi moodustavaid jääke saab taaskasutada, mis vastab autotööstuse rohelise ja säästva arengu suundumusele ning vastab Euroopa kasutuselt kõrvaldatud sõidukite õigusaktide nõuetele.

 

2. Tootmise efektiivsuse tõstmine ja tootmiskulude vähendamine

LFT vorme saab keevitus- ja montaažiprotsesside vähendamiseks moodustada integraalselt, lühikeste vormimistsüklitega (LFT{0}}D vormid võtavad aega vaid 30–60 sekundit), mis sobivad masstootmiseks. Neil on väikesed kaod, lihtne hooldus ja LFT-materjalide maksumus on madalam kui süsinikkiudmaterjalidel, mis vähendab oluliselt osade üldkulusid.

 

3. Tugev kohanemisvõime ja kohandatud nõudmiste täitmine

LFT-vorme saab kohandada-komponentide struktuuri ja jõudluse põhjal, kohandades neid erinevate osade (nt kere ja šassii) vajadustega. Need võivad moodustada keerulisi kumeraid pinnakatteid ja suurt -tugevat koormust-kandvaid osi ning neid saab kohandada erinevat tüüpi LFT materjalidega, kohandades paindlikult kiusisaldust ja vaigu koostist.

 

4. Sünergiline optimeerimine, soodustades kergekaalulise tehnoloogia uuendamist

LFT-vormid, materjalid ja vormimisprotsessid töötavad koos, kasutades CAD/CAM-i ja intelligentseid sensortehnoloogiaid, et parandada vormimise täpsust ja järjepidevust; kombineerituna CFRTP materjalidega, et moodustada täiendavaid lahendusi, tasakaalustades konstruktsiooni jõudlust ja vormimise tõhusust, edendades kergekaalulise tehnoloogia uuendamist.

 

IV. Probleemid ja lahendused LFT termoplastsest komposiitmaterjalist vormide kasutamisel autode kergekaalus

1. Olemasolevad peamised probleemid

Praegu on LFT-vormide kasutamisel neli peamist kitsaskohta: esiteks, ebapiisav hallituse täpsus Hiinas, ebaühtlane temperatuuri- ja rõhukontroll, mis põhjustab toote ebastabiilset jõudlust; teiseks toetumine imporditud suure jõudlusega{0}}vormimaterjalidele, mis suurendab tootmiskulusid; kolmandaks raskused keerukate -kujuliste komponentide moodustamisel, mis on altid defektidele; neljandaks, vormide ja vormimisprotsesside ebapiisav koostöö optimeerimine, mis mõjutab kergendavaid efekte ja tõhusust.

 

2. Lahendusteed

Ülaltoodud probleemide lahendamiseks on vaja läbimurdeid teha neljas aspektis: esiteks töötada välja täiustatud disaini- ja tootmistehnoloogiad, et optimeerida hallituse struktuuri ja jahutussüsteeme; teiseks suurendage suure jõudlusega{0}}vormimaterjalide uurimis- ja arendustegevust, et asendada importi ja vähendada kulusid; kolmandaks koostage vormide, materjalide ja protsesside jaoks sobivad mudelid, et parandada keerukate komponentide vormimise kvaliteeti; neljandaks tugevdage tööstuse-ülikoolide-uuringutealast koostööd, et töötada välja kohandatud lahendusi ja kiirendada tehnoloogia juurutamist.

 

V. LFT termoplastsest komposiitmaterjalist vormide arengusuunad autotööstuses

Tulevikus on LFT-vormidel viis peamist suundumust:

Esimeneon intelligentne uuendus, mis integreerib andureid ja juhtimissüsteeme, et saavutada parameetrite reaalajas reguleerimine-.

TeiseksUniversaalsuse suurendamiseks ja sisendkulude vähendamiseks rõhutatakse modulariseerimist ja reguleeritavust.

Kolmandakssee integreerub uute protsessidega, nagu 3D-printimine ja LFT{1}}D, et laiendada rakenduste stsenaariume.

Neljandaksroheline areng, keskkonnasõbralike materjalide ja protsesside kasutamine ning taaskasutamise edendamine.

Viieseesmärk on kiirendada siseriiklikku asendamist, murda välismaised monopolid ja vähendada kergekaalustamise kulusid.