Tillämpningen av LFT termoplastiska kompositmaterialformar i lättviktare för fordon

Med skärpningen av de globala miljöbestämmelserna och den ökande efterfrågan på utbudet av nya energifordon har lättvikt för fordon blivit en central riktning för industriell uppgradering. Långfiberförstärkta termoplastkompositer (LFT) har blivit ett kärnmaterial för lättviktande på grund av deras fördelar med låg densitet, hög specifik hållfasthet och återvinningsbarhet. Som en nyckelformningsutrustning bestämmer LFT termoplastiska kompositformar direkt precisionen, prestanda och kostnaden för komponenter, och är avgörande för implementeringen av lättvikt. Den här artikeln, i kombination med egenskaperna hos LFT-material och kraven från bilproduktion, utforskar applikationspunkterna, kärnscenarionerna och utvecklingstrenderna för deras formar.

 

I. Kompatibilitet för kärnegenskaper hos LFT termoplastiska kompositer och formar

LFT-material består av 6-25 mm förstärkningsfibrer (glasfibrer, kolfibrer, etc.) och termoplastiska hartser (PP, PA, etc.), som kombinerar fibrernas höga styrka med hartsernas enkla bearbetbarhet. Deras densitet är bara 1/4 till 1/3 av stål, och deras specifika hållfasthet är 30% till 50% högre än för vanliga kortfibriga plastdelar. Under likvärdig styrka kan de minska vikten med 15 % till 25 %, och de är också slagtåliga och formstabila, vilket uppfyller kravet på att "minska vikten utan att minska styrkan".

LFT-formar är mestadels gjorda av hög-hållfast stål och är utrustade med exakta kylnings- och varmlöparsystem, som noggrant kan kontrollera formningsparametrar, bevara fibrernas integritet och uppfylla kraven för snabb massproduktion. Jämfört med traditionella metallformar har LFT-formarna kortare formningscykler, högre flexibilitet, lägre slitage och kan anpassas för att passa de komplexa konfigurationerna av bildelar, och fungerar som en kärnbro som förbinder LFT-material med lätta applikationer.

 

 

II. Kärntillämpningsscenarier för LFT termoplastiska kompositformar i lättviktare för fordon

Kärnapplikationslogiken för LFT-formar är "plast istället för stål", med fokus på karossstrukturer, chassi, interiörer och kärnkomponenter i nya energifordon. Genom skräddarsydd formning kan viktminskning och prestandaförbättring uppnås. De specifika scenarierna är följande:

 

1. Strukturella delar av fordonskarossen

Kroppsstrukturella delar är kärnan i lättvikt. LFT-formar kan ersätta olika strukturella delar genom att exakt kontrollera fördelningen av fibrer. Till exempel kan den främre längsgående balken och tröskelbalken, jämfört med ståldelar, minska vikten med 30 % till 40 % och öka slaghållfastheten med mer än 20 %, och kan gjutas i ett stycke för att minska svetsprocesser. Vissa karosskonstruktionsdelar i BMW i-serien är formade av LFT-formar, vilket säkerställer viktminskning och styvhet.

Täckande delar som dörrars innerpaneler och motorhuvar, efter att ha formats av LFT-formar, har avsevärt reducerad vikt och utmärkta ljudisolerande och värmeisolerande egenskaper och är lämpliga för komplexa krökta ytkonstruktioner. Bland dem kan dörrens inre panel minska vikten med mer än 28% jämfört med ståldelar, vilket förbättrar kör- och åkupplevelsen.

 

2. Bilchassikomponenter

Chassikomponenter har extremt höga krav på styrka och slitstyrka. LFT-formar kan användas vid tillverkning av chassiskydd, upphängningsfästen, batteripaketfästen etc. Chassiskydd kan minska vikten med 55 % jämfört med ståldelar och har bättre korrosionsbeständighet; integrationen av upphängningsfästen kan minska antalet delar och förbättra stabiliteten.

Nya batteripaketfästen för energifordon, som kärnsäkerhetskomponenter, kan uppnå en balans mellan lätt och hög hållfasthet genom formning av LFT-form, minska vikten med mer än 30 % jämfört med ståldelar och ge isolering och slagtålighet. Vissa modeller använder LFT-D i-linje formpressningsformar, vilket säkerställer full impregnering av fibrer och hartser genom att reglera temperatur och tryck för att garantera säkerheten.

 

3. Bilinteriörkomponenter

Inredningskomponenterna är många och står för en hög andel av totalvikten. LFT-formar kan åstadkomma lättviktsproduktion av instrumentbrädans ramar, sitsramar etc. genom att optimera formhåligheten och ytbehandlingen. Instrumentbrädans ramar kan minskas i vikt med 15 % till 20 % jämfört med traditionella plastdelar, med ökad styvhet, och kan utformas i ett stycke för att minska monteringen; sätesramar kombinerar LFT- och CFRTP-processer för att balansera viktminskning och stödja säkerheten.

Dessutom är LFT-formade-interiördelar återvinningsbara och resterna kan återanvändas, vilket minskar kostnaderna och följer den gröna utvecklingstrenden.

 

4. Specialkomponenter för nya energifordon

Nya energifordon har ett mer akut behov av lättviktare. LFT-formar utvecklar skräddarsydda lösningar för batteripaketskal, motorskal etc. Batteripaketskal tillverkade genom att kombinera mikrocellulär skumningsteknologi med LFT-formar kan minskas i vikt med 22% och har en 25% ökning i slaghållfasthet; motorskal kan dra fördel av kompositmaterialens isoleringsegenskaper för att förenkla isoleringsstrukturer och minska komplexiteten.

 

 

III. Kärnfördelarna med LFT termoplastiska kompositmaterialformar i lättviktsapplikationer för fordon

 

1. Underlätta extrem viktminskning samtidigt som prestanda och miljövänlighet bibehålls

 

LFT-formar kan till fullo utnyttja materialens lättviktsfördelar, bibehålla fiberintegriteten, uppnå "viktminskning utan styrkaminskning", och LFT-materialet och formbildande resterna kan återvinnas, överensstämma med den gröna och hållbara utvecklingstrenden inom fordonsindustrin och uppfylla kraven i den europeiska ELV-lagstiftningen.

 

2. Att förbättra produktionseffektiviteten och minska tillverkningskostnaderna

LFT-formar kan formas integrerat för att minska svets- och monteringsprocesser, med korta formningscykler (LFT-D-formar tar bara 30-60 sekunder), lämpliga för massproduktion. De har låga förluster, enkelt underhåll och kostnaden för LFT-material är lägre än för kolfibermaterial, vilket avsevärt minskar den totala kostnaden för delar.

 

3. Stark anpassningsförmåga och möta anpassade krav

LFT-formar kan skräddarsys-baserat på komponenternas struktur och prestanda, anpassade till behoven hos olika delar som kaross och chassi. De kan bilda komplexa krökta ytbeläggningar och hög-hållfasta lastbärande delar-, och kan anpassas till olika typer av LFT-material, flexibelt justera fiberinnehåll och hartsformler.

 

4. Synergistisk optimering som främjar uppgraderingen av lättviktsteknologi

LFT-formar, material och formningsprocesser arbetar tillsammans, med hjälp av CAD/CAM och intelligenta avkänningsteknologier för att förbättra formningsnoggrannheten och konsistensen; kombinerat med CFRTP-material för att bilda kompletterande lösningar som balanserar strukturell prestanda och formningseffektivitet, vilket främjar uppgraderingen av lättviktsteknologi.

 

IV. Problem och lösningar vid tillämpningen av LFT termoplastiska kompositmaterialformar i fordonslättvikt

1. Befintliga huvudproblem

För närvarande finns det fyra stora flaskhalsar i tillämpningen av LFT-formar: för det första, otillräcklig formprecision i Kina, med ojämn temperatur- och tryckkontroll som leder till instabil produktprestanda; för det andra, beroende av importerade-högpresterande formmaterial, vilket ökar tillverkningskostnaderna; för det tredje, svårigheter att bilda komplexa-formade komponenter, benägna att defekter; för det fjärde, otillräcklig samarbetsoptimering av formar och formningsprocesser, vilket påverkar lättviktseffekter och effektivitet.

 

2. Lösningsvägar

För att ta itu med ovanstående problem måste genombrott göras i fyra aspekter: för det första, utveckla avancerad design- och tillverkningsteknik för att optimera formstruktur och kylsystem; för det andra, öka forskningen och utvecklingen av-högpresterande formmaterial för att ersätta import och minska kostnaderna; tredje, upprätta matchande modeller för formar, material och processer för att förbättra kvaliteten på komplex komponentformning; för det fjärde, stärka forskningssamarbetet mellan industrins-universiteter-för att utveckla skräddarsydda lösningar och påskynda teknikimplementeringen.

 

V. Utvecklingstrender för LFT termoplastiska kompositmaterialformar i fordonslättvikt

I framtiden kommer LFT-formar att presentera fem stora trender:

Den förstaär intelligent uppgradering, integrering av sensor- och kontrollsystem för att uppnå realtidsparameterreglering-.

Andra,modularisering och justerbarhet betonas för att öka universaliteten och minska insatskostnaderna.

Tredje,den integreras med nya processer som 3D-utskrift och LFT-D för att utöka applikationsscenarier.

Fjärde,grön utveckling, användning av miljövänliga material och processer och främjande av återvinning.

Den femteär att påskynda den inhemska substitutionen, bryta utländska monopol och minska kostnaderna för lättviktning.