亞洲新能源汽車網獲悉，福特汽車公司與WMG，華威大學，Gestamp和GRM咨詢公司合作，為Innovate UK開發了一款用于C級車輛的輕質復合材料后懸架轉向節。
結合獨特的碳纖維部署，優化技術和定制的制造工藝，與目前制造的鋼部件相比，可以減輕50％的重量。
通過將先進的加工技術與GRM的模擬技術相結合，該團隊開發出了同類產品中的第一個。該部件的設計是完整的，該部件的制造試驗目前正在進行，以開發全面的批量生產過程。
介紹
全球汽車行業正在推動更嚴格的質量目標，以滿足不斷增加和嚴格的排放法規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計重新設計為可生產的復合輕質部件來開始開發周期。所選擇的部件呈現出相互矛盾的結構要求，具有最小和最大剛度，屈曲和強度目標。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。這種新開發的復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和完美的平衡導致總循環時間低至5分鐘。這個短周期時間是可比的，或者在大多數情況下，超過了舊制造技術的處理時間。
合作至關重要
這一成功案例是由Innovate UK部分資助的兩年項目的結果，該項目由福特汽車公司，Gestamp，WMG，華威大學和GRM咨詢等一系列組織執行。該項目名為“復合輕型汽車懸架系統”（CLASS）。復合材料技術不得不從學術界和航空航天工業發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。復合材料行為的復雜性仍然是整個主流汽車行業需要克服的挑戰。雖然大量的研究致力于理解工業和學術界的復合材料，復合材料行為的預測藝術仍處于起步階段。GRM咨詢公司在開發賽車運動中的碳纖維結構預測工具方面擁有數十年的經驗，通過規避傳統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。使用VR＆D Genesis作為FEA和設計優化軟件，GRM采用了基于優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。
在項目的兩年開發期間，復合材料部件的設計從單一材料部件演變為多材料設計，挑戰制造和優化團隊。基于各種文章的初步調查表明，復合輕質關節的想法可以通過單一材料片狀模塑料（SMC）實現。然而，漫長的工程時間表最終導致設計工程團隊走向多材料系統； 其中預浸料層具有所需的平面機械性能，并且SMC的包覆成型允許復雜的幾何細節和面外硬化。將單軸和雙軸預浸料與SMC結合的方法表明，復合材料部件可以實現機械強度，剛度和屈曲目標。其他設計挑戰意味著必須引入進一步的創新，同時保持設計簡介而不影響制造。該設計僅在完成大量模擬和實驗工作后才最終確定。這已經優化和改進了設計，以滿足OEM耐用性和NVH目標。
該項目實現的最終重量減少至少30％，可能具有50％的優異功能，具有相同的功能。
創新的制造技術：
已經開發出一種壓縮成型制造工藝，能夠大規模制造這種高強度和復雜形狀的懸架轉向節。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。在開始制造復合轉向節連接刀片之前，CLASS候選碳纖維材料在迪爾伯恩的福特研究與創新中心成型。美國。這種經驗有助于項目優化工藝參數，從而獲得最大的機械性能和幾何精度。
經驗教訓
通過GRM Consulting和相關公司的共同努力，該項目的結構和減重目標得以實現，而項目期間獲得的經驗幫助工程師了解如何在多材料設計中實現最佳平衡。隨著它的發展，VR＆D Genesis中的優化方法得到了改進，材料選擇方法得到了修改，以支持設計和制造工程師滿足嚴格的要求。
福特向項目團隊提出挑戰，要求他們提供一個高度復雜且負載很重的部件，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的，從而為整個車輛提供了巨大的機會。
