| La Preocupación por emisiones del dióxido de carbono y combustible de hidrocarburo del mundo reserva significa que hay considerable interés en las tecnologías que reducen el consumo de combustible para los vehículos automoviles de turismo. En el área del diseño de vehículo, el peso corporal es la meta más importante para la mejoría, pues una reducción en el peso del cuerpo de un vehículo significa que un motor más pequeño, y un tren y un ensamblaje más pálidos del mecanismo impulsor pueden ser utilizados. Esta espiral benigna del `' lleva para formar más lejos reducciones, tanto de modo que los diversos estudios hayan indicado un potencial para los ahorros del hasta 65% usando compuestos de la fibra de carbono en vez del acero donde sea posible. Coches de Competición comparado con los Vehículos Automoviles De Turismo El programa Aero--Estable del Vehículo (ASCC) del Carbón ha estado investigando las limitaciones a maximizar la economía del combustible en un vehículo ligero manufacturado usando compuestos de la fibra de carbono (CFC). Los vehículos compuestos ligeros Actuales, tales como coches de competición, utilizan un diseño monocasco de la esfuerzo-piel por razones del costo del peso y de fabricación. Sin Embargo, para los vehículos automoviles de turismo con áreas del cortocircuito grande del ` las' para el acceso, la aproximación de usar paneles de un capotaje del espacio-bastidor que utilizan ofrecen la oportunidad para una estructura más eficiente comparada a la aproximación monocasca. También ofrece el potencial de incorporar cargas localizadas, tales como ésos de los montajes de la suspensión, del motor y de la puerta, asiento y cinturones de seguridad, más fácilmente que con una aproximación de la esfuerzo-piel de la fino-sección. Espacio-Bastidor de la Fabricación Usando un Material Compuesto de la Fibra de Carbono La Fabricación del espacio-bastidor usando los materiales compuestos de la fibra de carbono proporciona a una estructura muy ligera. Pero usando técnicas de fabricación actuales, el coste de la mano de obra para pegar secciones junto y endecha-hacia arriba material limita el uso de una aproximación del marco para todos pero los vehículos más costosos del lugar. Ahorros del Proceso y del peso de la Fabricación En respuesta a esto, un diseño y una aproximación nuevos de los materiales fueron concebidos y desarrollados. La aproximación utiliza un formulario nuevo del objeto semitrabajado de la materia textil, laminado para formar una estructura integrada pieza única del bastidor. Los paneles Ligeros se pegan al bastidor ensamblado después de ajustar de los sistemas. Esta aproximación da lugar a un peso del cuerpo total alrededor de 125kg, que compara alrededor de 320kg para un vehículo de acero similar-clasificado. Colaboradores y Objetivos del Proyecto El Centro de la Universidad de Cranfield para los Compuestos Ligeros, en colaboración con Lotus Que Dirigía (manufactura del modelo del CAD y del cuerpo), Centro del Impacto de Cranfield (consideraciones del impacto), las Fibras de Tenax (fibra de carbono y consejo de preformación), Vantico (resina de epoxy, materiales herramentales y adhesivos) y BT1 Europa (tejidos de la fibra de carbono), trabajó en el diseño y el revelado de un cuerpo compuesto ligero para (Ford Focussized) un manifestante mediano del vehículo. El objetivo del proyecto era diseñar y fabricar una estructura compuesta de la fibra de carbono para el ASCC en el peso mínimo, mientras que proporcionaba a mayor rigidez en todos los aspectos que para los cuerpos de acero actuales. Progresos de los Materiales La aplicación del carbón o de los compuestos de epoxy a una estructura primaria ligera no es nueva, pero el proceso tiene que fechar empleado exclusivamente dentro de los deportes del prestigio y de la industria del coche de competición. Un ejemplo de esto es el McLaren la Florida, la estructura cuyo está señalado para haber requerido bastante por encima de 1.000 horas-hombre de trabajo experto para moldear los componentes compuestos. La transferencia de la tecnología aeroespacial de los compuestos se ha mostrado para proporcionar a las estructuras muy efectivas aunque en un costo inalcanzable para los mercados de consumidores. Razones de Altos Costos de Fabricación de Carrocerías Compuestas Los costos de fabricación muy altos de estructuras compuestas ligeras del vehículo son principalmente debido a tres factores: el alto costo de materias primas, en el uso de los tejidos preimpregnados y del nivel inútil muy alto en laminar componentes complejos de la dimensión de una variable El alto coste de la mano de obra requerido para fabricar los componentes peso-optimizados, que necesitan cubrir y la alineación cuidadosos de las capas muy finas (típicamente de 0.4m m) con el espesor adaptado a la distribución de carga del juicio Duraciones de ciclo Muy altas para la endecha-hacia arriba y el curado de la resina, por lo tanto bajo tasas de producción de cada conjunto de herramienta. Carrocerías Compuestas de Fabricación en un Comercial Un proceso de fabricación conveniente para una producción más en grandes cantidades (entre 1.000 y 10.000 unidades per annum) de estructura primaria automotor requiere una materia prima más barata, el uso de la automatización para la aplicación y la impregnación del refuerzo, una duración de ciclo de proceso más inferior y las superficies moldeadas que no requieran ningún acabamiento de la mano. Carrocerías Compuestas en Situaciones de la Caída Otra edición actual para las carrocerías compuestas es la experiencia escasa del comportamiento del impacto con excepción para de pequeños monocoques del coche de competición. Esto resulta del complejo, incidente del no-plástico del material, que es difícil de modelar o de predecir. Cualquier estructura para una aplicación automotor necesita satisfacer varias consideraciones de funcionamiento, a saber: Rigidez torsional Conveniente para impulsar regular del `' Suficiente rigidez y fuerza para proteger al inquilino en caso de colisión de poca velocidad (<30mph) • incidente progresivo y controlado de la estructura para reducir el riesgo de daño en una colisión de alta velocidad (>30mph). Típicamente, los primeros dos de estas consideraciones se pueden cumplir fácilmente por una estructura compuesta avanzada. El tercer requisito es más difícil de lograr, como los materiales tienden a comportarse de una manera lineal-elástico hasta el incidente, que es entonces inmediato y catastrófico, dejando fuerza residual mínima. El área del funcionamiento del impacto de las estructuras ligeras de la fibra de carbono alinea la investigación extensa, puesto que los compuestos de la fibra de carbono pueden proporcionar excepcionalmente a niveles de la absorción de energía de choque si las estructuras se dirigen efectivo. Revelado del Materiales y Proceso de Fabricación Nuevos Como resultado de la necesidad de un ligero, la estructura a prueba de accidentes barata, los materiales totalmente nuevos y concepto de proceso fue concebida y desarrollada. Un marco estructural compuesto de la pieza única ligera y los paneles bajo fianza simples, ligeros reemplazan la moldura y el ensamblaje convencionales de paneles dimensión de una variable-atiesados complejos. Esta aproximación ofrece a varios ventajas potenciales de la fabricación y del funcionamiento sobre la aproximación convencional, incluyendo: Reducción de costes Muy sustancial de los materiales con el uso de las plataformas baratas de la materia textil y de la resina líquida Automatización de la manufactura del objeto semitrabajado del refuerzo, aplicación para moldear las herramientas y proceso de la impregnación y por lo tanto reducciones muy sustanciales en los costes de la mano de obra de moldear Ensamblaje Rápido e inferior del cuerpo del vehículo del coste de la mano de obra con los accesorios mínimos Resistencia a los golpes Mejorada. Dificultades Asociadas al Proceso Nuevo Sin Embargo, esta aproximación presentó algunos retos difíciles de la tecnología de fabricación puesto que los armazones tienen geometría compleja y el ensamblar de estructuras primarias compuestas es un proceso muy necesitando mucho trabajo. El Diseño del Vehículo Automovil De Turismo Compuesto La aproximación monocasca que es desechada, un diseño más eficiente que no necesite transferir cargas grandes a través de juntas del panel, es utilizar un marco muy derecho de haces y de riostras dados forma complejos, revestido por los paneles finos, pegados usando los adhesivos inferiores de la rigidez. Esta aproximación también ofrece ventajas en ensamblaje y el herraje del vehículo, puesto que las puntas el cargar y de accesorio se pueden proporcionar en el marco y los paneles se pueden asociar cerca del final del proceso para proporcionar al acceso sin obstrucción a través de aperturas del bastidor. Sin Embargo, la realización de este concepto de diseño era difícil, puesto que los formularios y las soluciones materiales actuales del tramitación se desarrollan para las pieles finas y no se adaptan a las estructuras del marco. Diseño Compuesto del Marco El diseño resultante del marco comprende una única moldura alto-integrada. Esto define la dimensión de una variable exterior del compartimiento de pasajero. Las secciones del travesaño proporciona la mayoría de la fuerza de impacto lateral, que son hasta 300m m profundos. La suspensión delantera se asocia al bastidor del espacio vía un sub-bastidor de aluminio asegurado con pernos, protegiéndolo tan contra daño durante colisiones de bajo nivel. El motor y la suspensión trasera serán asociados al bastidor del espacio vía un mamparo trasero y un bastidor sub de acero. Uso de la Depresión y de Piezas Espuma-Vaciadas La única aproximación estructural apropiada para este marco está con el uso de la depresión o de los haces espuma-vaciados conectados por las juntas muy derechas. Las Tentativas de dirigir componentes compuestos del marco de la fibra de carbono, tales como bicicleta enmarcan, han dado lugar a costes de la mano de obra extremadamente altos. Esto resulta de tener que integrar haz-fines en las juntas o producir y pegar el complejo que junta elementos. Para superar este problema, para activar la producción de volumen de estructuras complejas del marco, los materiales y la aproximación nuevos del diseño fueran concebidos y patentados posteriormente. El Proceso Patentado Un haz convencional que comprende un tejido del galón del diámetro grande que envuelve o que incluye una base ligera de la espuma es reemplazado por un arsenal de memorias de la espuma, cada uno con una funda trenzada de la fibra de carbono. Se impregna Este tipo biomimetic ensamblaje del `' y pegado usando una viscosidad muy inferior, el epóxido bipartito resistente Allí es tres ventajas del costo de fabricación que resultan de usar esta aproximación: 1. Con el uso de una materia de base contínua aplicada en una serie de los tubos trenzados espuma-llenados, bastante que la manipulación de pedazos grandes de tejido, la deposición en una herramienta del molde tiene el potencial de ser automatizado. 2. El uso de una funda conforme estrecha también permite que las juntas sean formadas tomando la materia de base alrededor de curvas en secciones conectadas. 3. La evitación de los tejidos del corte a ajustarse a las dimensiones de una variable complejas y para ensamblar resultados de los haces en un muy bajo del desecho del refuerzo. Esto debe estar en la orden del alrededor 2%, comparada a una condición atmosférica mínima del 30% para las aproximaciones convencionales. Determinación de Tallas de la Sección del Marco Cada sección del marco era manufacturada de diversas configuraciones de fundas base, del número y de su ordenación alrededor de las juntas determinadas por la transferencia requerida de la carga. Para establecer una comprensión de la rigidez común, un programa experimental detallado fue realizado para establecer diseño y los detalles de la fabricación para el ` genérico T' juntan las piezas de las estructuras. Los parámetros del estilo del galón, de la talla de la remolque, del espesor de pared, de la ordenación y de las condiciones de proceso todo del arsenal de la impregnación de la junta fueron examinados, y establecieron la necesidad de proporcionar al material adicional en la superficie intersección del ` del T' localmente para espesar el espesor de pared superficial. Manufactura del Panel Aproximaciones a la Manufactura del Panel Para la manufactura del panel, varias aproximaciones fueron investigadas. Este el LIBA-tipo multiaxial incluido tejidos, usando el tipo de alta resistencia fibras de carbono de BTI Europa con la resina de Vantico LY 564 y el agente endurecedor de HY 2962 OE, tejido del bocadillo de la capa de los Sistemas del SP' ESPRINTA el tejido, la película de la resina, la espuma sintáctica y la capa de alisamiento un y prepreg pseudo-termoplástico de los Compuestos de Hexcel'. El techo, el suelo y el mamparo trasero utilizan una estructura del bocadillo que comprende una capa de tejido multiaxial cada cara de una base endurecida de la espuma del PVC. Moldura y Fijación del Panel Los paneles son moldeados usando un proceso de la infusión de la resina y los paneles materiales del prepreg por el curado convencional del bolso/del horno de vacío. El requisito de poder quitar cualquier panel sin daño al bastidor, combinado con una precaución sobre la preparación de la vinculación para las juntas estructurales, dio lugar a la decisión para utilizar los adhesivos dúctiles. Todos los paneles, incluyendo el techo, suelo y mamparo, serán bajo fianza usando un similar adhesivo del poliuretano a ésos usados en el herraje actual del parabrisas. Fuerza del Bastidor del Espacio y Resistencia A Los Accidentes El proyecto es debido para la realización a finales de noviembre. Se prevee que el bastidor resultante del espacio tenga un peso de 92kg y una rigidez torsional asociada alrededor de 15,00ONm/degree. Para la absorción de energía de choque y la reducción del tipo de la desaceleración de la caída, dos sistemas frontales del impacto serán utilizados, además de un subframe de aluminio que asocia a la suspensión delantera, una pieza dedicada de la caída serán asociados a este bastidor sub. Por Lo Tanto, el bastidor del espacio y los inquilinos no se deben sujetar a una carga máxima crítica. La resistencia del choque Lateral del impacto se proporciona a través de las secciones muy profundas en las áreas del travesaño del marco. Éstos deformarán progresivamente con el uso de matrices tubulares de paredes delgadas, con todo proporcionan a rigidez extremadamente alta y a fuerza para evitar incidente catastrófico durante la caída. Resumen En el vehículo acabado el bastidor, los paneles y las puertas tendrán un peso alrededor de 140kg, y un peso de bordillo total alrededor de 570kg. El proyecto también estableció una tecnología nueva del diseño y de fabricación para las carrocerías compuestas de la fibra de carbono, preveída para ser viable de una perspectiva de la fabricación para producir hasta 20.000 vehículos per annum. La limitación de la duración de ciclo es el tiempo de la impregnación y de curado de la resina, así que los volúmenes anuales de la producción hasta 50.000 vehículos per annum serían posibles usando una diversa matriz de polímeros y de la impregnación/tecnología del curado con la mayor inversión de los útiles. |