Po celá léta byl lehký automobilový průmysl o náhradě materiálu. Nahrazením oceli hliníkem nebo plastových dílů kovovými díly by výrobci mohli snížit hmotnost a splnit emisní cíle. A do jisté míry to fungovalo.
A, Pokud jde o automobilovou lehkou váhu, kontext je vším . Optimální výběr materiálu závisí na tom, kde vyrábíte, na jaké objemy cílíte, a na požadavcích na výkon jednotlivých komponent. Pojďme prozkoumat, co by to mohlo znamenat pro vaše podnikání.
Inovace redesignem systému
Místo toho, abychom se zeptali „Co můžeme nahradit?“ , progresivní výrobci OEM se ptají „Jaký je nejlepší způsob, jak to postavit?“. Chtějí přepracovat celé systémy, jako jsou skříně baterií, čelní moduly a konstrukce sedadel.
Odpověď stále více spočívá v integrovaných polymerech z více materiálů , které snižují hmotnost, aniž by byla ohrožena bezpečnost, odolnost nebo škálovatelnost s mnoha výhodami.
Lehčí nekovové komponenty mohou zjednodušit logistiku, uvolnit design a snížit potřebu sekundárních operací, jako je vrtání, frézování, lakování a ochrana proti korozi. To znamená méně spotřebované energie, méně emisí a čistší a efektivnější výrobní proces. 
„ Odlehčení vozidla se stalo kontinuálním vyvažováním, “ vysvětluje Nirjhar Negi , Odborný tým vede automobilový průmysl pro pokročilé materiály na IMCD Indie a Bangladéš. „Vzhledem k tomu, že do moderních vozidel dodáváme více funkcí, je výzvou udržet nízkou hmotnost bez ústupků z hlediska výkonu, bezpečnosti nebo udržitelnosti. Zde přicházíme, abychom pomohli výrobcům při rozhodování, zejména v rané fázi, aby se později vyhnuli nákladnému přepracování. |
Polymery pro automobilovou lehkou váhu
Polymery jsou ústředním prvkem strategií snižování hmotnosti, a to jak jako samostatné materiály, tak pro základní komponenty v kompozitních a hybridních systémech.
„ Zaznamenáváme zlepšení výkonu o 30— 50% pouhým přechodem z kovu na vysoce výkonné polymery, zejména v součástech vystavených teplu, palivu nebo vibracím, “ říká Negi. „ Není to jen o hmotnosti. Jde o to, aby díl dokázal více. “
Termoplasty a termosetové kompozity jsou polymery, často vyztužené sklem nebo uhlíkovými vlákny, které nabízejí výrazně odlišné výhody a jsou oblíbené u výrobců v různých regionech.
Termoplasty umožňují recyklovatelnost a rychlejší zpracování, díky čemuž jsou vhodné pro vysoce výkonná výrobní prostředí, zejména v Asii.
Termosety poskytují vynikající tepelnou a strukturální stabilitu a zůstávají široce používány v Evropě pro složité aplikace kritické z hlediska bezpečnosti. Vzhledem k tomu, že regulační tlaky v Evropě stále více kladou důraz na cirkulárnost a recyklovatelnost, termoplasty se neustále prosazují i v celém regionu.
Podívejme se blíže na některé materiály, které by mohly ovlivnit váš výrobní proces.
| Materiál | Použití | Výhody |
|---|---|---|
| Pokročilé polymerní kompozity (vyztužené sklo/uhlíkovými vlákny) |
- Kryty baterií - Panely podvozku - Nárazové zóny |
- Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti - Tepelná stabilita - Odolnost proti korozi |
| Hybridní konstrukce (termoplast+kovová vložka) |
- Rámy sedadel - Konzoly - Montážní systémy |
- Lokální výztuž - Nižší náklady - Škálovatelná výroba |
| Strojírenské termoplasty (PA, PBT, PP atd.) |
- Pouzdra - Potrubí - Vnitřní/vnější obložení |
- Recyklovatelné - Snadné zpracování - Flexibilní design |
| Technické termosety (epoxidové, fenolické atd.) |
- Konstrukční díly - Tepelně vystavené komponenty |
- Tepelná a chemická odolnost - Rozměrová stabilita |
| Konstrukční lepidla | - Lepení smíšených materiálů - Vnitřní/vnější spoje |
- Úspora hmotnosti - Rovnoměrné rozložení zatížení - Ochrana proti korozi |
Svoboda lepšího designu
Jednou z největších výhod lehkých materiálů je svoboda designu . Tradiční kovy mají omezení kvůli výrobním omezením. Polymery umožňují snadnější vytváření složitých tvarů vstřikováním. To pomáhá s:
- Konsolidace dílů kombinací součástí do jednoho tvarovaného dílu
- Aerodynamické vylepšení díky zjednodušenému designu
- Vylepšená estetika a ergonomie přizpůsobením designu interiéru a exteriéru
- Funkční integrace , např. zabudování senzorů nebo kabeláže přímo do materiálu
Další je lehčí, chytřejší a ekologičtější
Jak nové materiály a technologie přicházejí na trh, možnosti rychle se rozšiřují. Další vlna materiálových inovací je zde:
- Biobasované a recyklovatelné polymery , které snižují uhlíkovou stopu
- Inteligentní materiály vyztužené vlákny pro vyšší pevnost a tepelný výkon
- Pokročilé metody recyklace , které prodlužují životnost materiálu
- Aditivní výroba umožňující vysoce přizpůsobené, lehké díly
Spolu s novými materiály umožňuje 3D tisk zcela novou úroveň flexibility designu. Je ideální pro strategie snižování hmotnosti, protože umožňuje mřížkové struktury, konsolidaci dílů a materiálově úsporné tvary pro komponenty nové generace.
To znamená, že výzvy přetrvávají. Tepelné limity v některých polymerech musí být řízeny, zejména v blízkosti zón s vysokým teplem. A vnímání spotřebitelů stále upřednostňuje kov, pokud jde o bezpečnost a trvanlivost. Jedna věc je jistá: pokročilých polymerů dláždí cestu pro budoucnost mobility. Budoucnost, která je lehčí, ekologičtější a efektivnější.
Jak vás můžeme podpořit?
Navrhování v plastech není nikdy jednoduché. Váš výběr materiálů a konstrukce komponentů pro automobilovou lehkou váhu může ovlivnit nejrůznější aspekty.
Ve společnosti IMCD Advanced Materials podporujeme každou fázi vývojového procesu od výběru materiálu a posouzení nákladů až po pokročilý návrh dílů, výpočet CAE, rozvržení formy a formování prototypů/předsériové tváření. Prostřednictvím systémového přístupu pomáháme výrobcům nahlédnout za hranice materiálů do úplného kontextu designu a výroby a zajistit, aby každé rozhodnutí podpořilo výkon, udržitelnost a efektivitu.
Obraťte se na svého místního zástupce IMCD a prodiskutujte své potřeby v oblasti snižování hmotnosti.