Примена калупа од термопластичних композитних материјала ЛФТ у лакој аутомобилској индустрији

Са пооштравањем глобалних еколошких прописа и све већом потражњом за асортиманом нових енергетских возила, аутомобилска лака тежина постала је кључни правац за унапређење индустрије. Термопластични композити ојачани дугим влакнима (ЛФТ) постали су основни материјал за смањење тежине због својих предности ниске густине, високе специфичне чврстоће и могућности рециклирања. Као кључна опрема за формирање, ЛФТ термопластични композитни калупи директно одређују прецизност, перформансе и цену компоненти, и кључни су за примену лагане тежине. Овај чланак, у комбинацији са карактеристикама ЛФТ материјала и захтевима аутомобилске производње, истражује тачке примене, основне сценарије и трендове развоја њихових калупа.

 

И. Компатибилност основних карактеристика ЛФТ термопластичних композита и калупа

ЛФТ материјали се састоје од 6-25мм ојачавајућих влакана (стаклена влакна, угљенична влакна, итд.) и термопластичних смола (ПП, ПА, итд.), комбинујући високу чврстоћу влакана са лаком обрадивости смола. Њихова густина је само 1/4 до 1/3 од челика, а њихова специфична чврстоћа је 30% до 50% већа од густине обичних делова од кратких влакана. Под еквивалентном снагом, они могу да смање тежину за 15% до 25%, а такође су отпорни на ударце и димензионално стабилни, испуњавајући захтев за „смањење тежине без смањења снаге“.

ЛФТ калупи су углавном направљени од челика високе{0}}врсте и опремљени су прецизним системима за хлађење и вруће воде, који могу прецизно да контролишу параметре калупа, очувају интегритет влакана и задовоље захтеве брзе масовне производње. У поређењу са традиционалним металним калупима, ЛФТ калупи имају краће циклусе обликовања, већу флексибилност, мање хабање и хабање и могу се прилагодити тако да одговарају сложеним конфигурацијама аутомобилских делова, служећи као основни мост који повезује ЛФТ материјале са лаким апликацијама.

 

 

ИИ. Основни сценарији примене ЛФТ термопластичних композитних калупа у лакој аутомобилској индустрији

Основна логика примене ЛФТ калупа је „пластика уместо челика“, фокусирајући се на структуре каросерије, шасију, унутрашњост и основне компоненте нових енергетских возила. Кроз прилагођено обликовање може се постићи смањење тежине и побољшање перформанси. Конкретни сценарији су следећи:

 

1. Конструктивни делови каросерије аутомобила

Структурни делови тела су срж лаке тежине. ЛФТ калупи могу заменити различите структурне делове прецизном контролом расподеле влакана. На пример, предња уздужна и прагова греда, у поређењу са челичним деловима, могу смањити тежину за 30% до 40% и повећати отпорност на ударе за више од 20%, а могу се интегрално обликовати да би се смањили процеси заваривања. Неки делови каросерије БМВ и серије су формирани од ЛФТ калупа, обезбеђујући смањење тежине и крутост.

Покривни делови као што су унутрашњи панели врата и хаубе мотора, након што су формирани ЛФТ калупима, имају значајно смањену тежину и одличне карактеристике звучне изолације и топлотне изолације и погодни су за сложене дизајне закривљених површина. Међу њима, унутрашња плоча врата може смањити тежину за више од 28% у поређењу са челичним деловима, побољшавајући искуство вожње и вожње.

 

2. Компоненте аутомобилске шасије

Компоненте шасије имају изузетно високе захтеве за чврстоћом и отпорношћу на хабање. ЛФТ калупи се могу користити у производњи штитника за шасију, носача вешања, носача батерије итд. Штитници шасије могу смањити тежину за 55% у поређењу са челичним деловима и имају бољу отпорност на корозију; Интеграција носача вешања може смањити број делова и побољшати стабилност.

Носачи акумулатора за нова енергетска возила, као основне сигурносне компоненте, могу постићи равнотежу између лагане и високе чврстоће кроз ЛФТ обликовање калупа, смањујући тежину за више од 30% у поређењу са челичним деловима и обезбеђујући изолацију и отпорност на удар. Неки модели користе ЛФТ-Д ин-лине калупе за компресионо обликовање, обезбеђујући потпуну импрегнацију влакана и смола регулацијом температуре и притиска како би се гарантовала безбедност.

 

3. Компоненте унутрашњости аутомобила

Компоненте ентеријера су бројне и чине велики удео у укупној тежини. ЛФТ калупи могу постићи лагану производњу оквира контролне табле, оквира седишта, итд., оптимизацијом шупљине калупа и површинске обраде. Оквири контролне табле могу бити смањени у тежини за 15% до 20% у поређењу са традиционалним пластичним деловима, са повећаном крутошћу, и могу се формирати као интегрални део како би се смањила монтажа; Оквири седишта комбинују ЛФТ и ЦФРТП процесе како би уравнотежили смањење тежине и подржали безбедност.

Поред тога, унутрашњи делови од{0}}формираних ЛФТ калупа се могу рециклирати, а отпаци се могу поново користити, смањујући трошкове и у складу са трендом зеленог развоја.

 

4. Специјалне компоненте за возила нове енергије

Нова енергетска возила имају хитнију потребу за лаганом тежином. ЛФТ калупи развијају прилагођена решења за кућишта батерија, кућишта мотора, итд. Шкољке батеријског паковања произведене комбиновањем технологије микроћелијског пене са ЛФТ калупима могу да буду смањене у тежини за 22% и имају 25% повећање јачине удара; шкољке мотора могу искористити предности изолационих својстава композитних материјала да поједноставе изолационе структуре и смање сложеност.

 

 

ИИИ. Основне предности ЛФТ термопластичних композитних калупа у апликацијама за лаке аутомобиле

 

1. Омогућавање екстремног смањења тежине уз одржавање перформанси и еколошке прихватљивости

 

ЛФТ калупи могу у потпуности искористити предности лаких материјала, задржати интегритет влакана, постићи „смањење тежине без смањења чврстоће“, а ЛФТ материјал и остаци који формирају калупе могу се рециклирати, у складу са зеленим и одрживим трендом развоја аутомобилске индустрије и испуњавајући захтеве европског законодавства о ЕЛВ.

 

2. Побољшање ефикасности производње и смањење трошкова производње

ЛФТ калупи се могу интегрално формирати како би се смањили процеси заваривања и монтаже, са кратким циклусима обликовања (ЛФТ-Д калупима је потребно само 30-60 секунди), погодним за масовну производњу. Имају мале губитке, једноставно одржавање, а цена ЛФТ материјала је нижа од цене материјала од угљеничних влакана, што значајно смањује укупне трошкове делова.

 

3. Снажна прилагодљивост и испуњавање прилагођених захтева

ЛФТ калупи могу бити прилагођени-дизајнираним на основу структуре и перформанси компоненти, прилагођавајући се потребама различитих делова као што су каросерија и шасија. Могу да формирају сложене закривљене површинске облоге и делове који носе велику -снагу{3}} оптерећења, и могу се прилагодити различитим типовима ЛФТ материјала, флексибилно прилагођавајући садржај влакана и формуле смоле.

 

4. Синергистичка оптимизација, промовисање надоградње технологије лаке тежине

ЛФТ калупи, материјали и процеси обликовања раде заједно, користећи ЦАД/ЦАМ и интелигентне сензорске технологије за побољшање тачности и конзистентности калупа; у комбинацији са ЦФРТП материјалима за формирање комплементарних решења, балансирајући структурне перформансе и ефикасност обликовања, промовишући надоградњу технологије лаке тежине.

 

ИВ. Проблеми и решења у примени калупа од термопластичних композитних материјала ЛФТ у лакој аутомобилској индустрији

1. Постојећи главни проблеми

Тренутно постоје четири главна уска грла у примени ЛФТ калупа: прво, недовољна прецизност калупа у Кини, са неуједначеном контролом температуре и притиска што доводи до нестабилних перформанси производа; друго, ослањање на увезене материјале за калупе високих{0}}учинака, повећање трошкова производње; треће, потешкоће у формирању компонената сложеног-облика, склоних дефектима; четврто, недовољна заједничка оптимизација калупа и процеса формирања, што утиче на ефекте лагане тежине и ефикасност.

 

2. Путеви решења

Да би се решили горе наведени проблеми, потребно је направити искорак у четири аспекта: прво, развити напредне технологије дизајна и производње за оптимизацију структуре калупа и система за хлађење; друго, повећајте истраживање и развој материјала за калупе високих{0}}учинака како бисте заменили увоз и смањили трошкове; треће, успоставити одговарајуће моделе за калупе, материјале и процесе за побољшање квалитета формирања сложених компоненти; четврто, ојачајте истраживачку сарадњу{1}}универзитета{2}}у индустрији да бисте развили прилагођена решења и убрзали имплементацију технологије.

 

В. Трендови развоја ЛФТ термопластичних композитних калупа у лакој аутомобилској индустрији

У будућности, ЛФТ калупи ће представљати пет главних трендова:

Првије интелигентна надоградња, интегрисање сензорских и контролних система за постизање-регулације параметара у реалном времену.

друго,модуларизација и прилагодљивост су наглашени ради повећања универзалности и смањења улазних трошкова.

треће,интегрише се са новим процесима као што су 3Д штампање и ЛФТ-Д да би проширио сценарије примене.

четврто,зелени развој, коришћење еколошки прихватљивих материјала и процеса и промоција рециклаже.

Петије да се убрза домаћа супституција, разбију страни монополи и смање трошкови смањења тежине.