| 二酸化炭素の放出および世界の炭化水素燃料についての心配は乗用車のための燃料消費料量を減らす技術にかなりの興味があることを意味します予約します。 手段デザインの領域では、体重はより小さいエンジンおよびより軽い駆動機構トレインおよびアセンブリは使用することができることを手段のボディの重量の減少が意味するので、改善のための最も重要なターゲットです。 この ` の温和な螺線形は」さまざまな調査が鋼鉄の代りにカーボンファイバーの合成物を可能な限り使用することによって 65% までの節約のための潜在性を明記したように更に減少を集中するためにそんなに導きます。 レースカー対乗用車 航空機安定したカーボン車 (ASCC)プログラムはカーボンファイバーのずっと合成物を使用して製造された軽量車の燃料節約の最大化に限定を調査しています (CFC)。 現在の軽量の合成の手段は、レースカーのような重量および製造両方原価の理由のために、 monocoque 重点を置皮デザインを使用します。 ただし、大きい ` の排気切替器」アクセスのための領域はの乗用車のために、スペースフレームサポート整形パネルの使用のアプローチ monocoque アプローチと比較されるより効率的な構造のための機会を提供します。 それはまた薄セクション重点を置皮のアプローチとより中断、エンジンおよびドアの土台、シートおよびシートベルトからのそれらのような集中させたロードを、容易に組み込む潜在性を提供します。 カーボンファイバーの複合材料を使用して製造業スペースフレーム カーボンファイバーの複合材料を使用してスペースフレームを製造することは非常に軽量の構造を提供します。 しかしセクションおよび物質的な位置を一緒に結ぶための現在の製造技術を、人件費は使用してすべて最も高いニッチの手段のためのフレームワークアプローチの使用を限定します。 製造のプロセスおよび重量の節約 これに応じて、新しいデザインおよび材料のアプローチは想像され、開発されました。 アプローチは単一部分によって統合されるフレームの構造を形作るために薄板になる織物のプレフォームの新しい形式を使用します。 軽量のパネルはアセンブルされたフレームとシステム一致の後で結ばれます。 このアプローチは類似サイズの鋼鉄車のための 320kg のまわりでと比較する 125kg の総体重で約起因します。 共作者およびプロジェクトの目的 ロータス工学と共同する軽量の合成物のための Cranfield 大学中心は、中型の (フォード Focussized) 車のデモンストレーターのための軽量の合成ボディのデザインそして開発で (CAD およびボディパターン製造)、 Cranfield の影響の中心 (影響の考察)、 Tenax のファイバー (カーボンファイバーおよび前もって形成する助言)、 Vantico (エポキシ樹脂、用具材料および接着剤) および BT1 ヨーロッパ (カーボンファイバーファブリック)、動作しました。 プロジェクトの目的はすべての面の大きい剛さを現在の鋼鉄ボディより提供している間最小の重量で ASCC のためのカーボンファイバーの合成の構造を設計し、製造することでした。 材料の開発 軽量の一次構造へのカーボンまたはエポキシの合成物のアプリケーションは新しくないです、しかしプロセスは威信のスポーツおよびレースカー工業の内で専ら雇われて日付を記入しなければなりません。 これの例は合成のコンポーネントを形成するために構造が熟練労働者の 1,000 の延べ時間をはるかに越えて必要となるように報告される McLaren Fl です。 宇宙航空合成物の技術の転送は消費市場に非常に有効な構造をが負担しえない費用で提供するために示されていました。 合成の車体の高い製造原価の理由 軽量の合成車の構造の非常に高い製造原価は 3 つの要因が主に原因です: 複雑な形のコンポーネントを薄板にすることの前浸透させたファブリックそして非常に高く不用なレベルの使用中の両方原料の高い費用、 必要な高い人件費はスーツの負荷分散に製造するために厚さの非常に薄い (普通 0.4mm の) 層の注意深いおおおよびアラインメントを必要とする重量最適化されたコンポーネント、合いました 位置および樹脂の治癒両方のための非常に高いサイクル時間、それ故に低く各工具セットからの生産レート。 商業スケールの製造の合成の車体 自動車一次構造の大量の生産のための適した製造工程は (1,000 のそして 10,000 単位間で 1 年につき) 補強のアプリケーションおよび受胎のために手の仕上げを必要としないオートメーションの低価格の原料、使用、より低いプロセスサイクル時間をおよび形成された表面を必要とします。 クラッシュの状態の合成の車体 合成の車体のためのもう一つの最新号は小さいレースカーの monocoques のための以外影響の動作の不十分な経験です。 これは複合体、模倣しか、または予測しにくい材料の非プラスチック障害に起因します。 自動車アプリケーションのためのどの構造でもいくつかの性能基準を満たす必要があります即ち: ` の規則的な」運転のための適したねじり剛性率 低速 (<30mph) 衝突の場合に占有者を保護する十分な剛さおよび強さ • 構造の進歩的な、制御された障害高速 (>30mph) 衝突の傷害の危険を減らすため。 通常、これらの規準の最初の 2 つは高度の合成の構造によって容易に満たすことができます。 第 3 条件は材料が即刻および破局的の障害までの線形伸縮性がある方法で動作しがちであるのでより達成しにくく、最小の残りの強さを残します。 軽量カーボンファイバーの構造の影響パフォーマンスの領域は構造が効果的に設計されればカーボンファイバーの合成物がクラッシュエネルギー吸収の特別にハイレベルを提供できるので、広範な調査を正当化します。 の開発新しい材料および製造工程 軽量のための必要性の結果として、低価格の crashworthy 構造は完全に新しい材料およびプロセス概念想像され、開発されました。 軽量の単一部分合成の構造フレームワークおよび簡単な、軽量の担保付きのパネルは複雑な形堅くされたパネルの慣習的な鋳造物そしてアセンブリを取り替えます。 このアプローチは複数に下記のものを含んでいる慣習的なアプローチ上の潜在的な製造業およびパフォーマンス利点があります: 低価格の織物のプラットホームおよび液体の樹脂の使用による非常に相当な材料のコスト低減 補強のプレフォームの製造、形成の人件費のツールおよび受胎プロセスおよびそれ故に非常に相当な減少形成するアプリケーションのオートメーション 最小の据え付け品が付いている急速で、低い人件費の手段ボディアセンブリ 改善された crashworthiness。 新しいプロセスと関連付けられる難しさ ただし、このアプローチはフレームワークに複雑な幾何学があり、合成の一次構造の結合が非常に労働集約的なプロセスであるのである困難な製造技術の挑戦を示しました。 合成の乗用車のデザイン 廃棄される monocoque アプローチパネルの接合箇所を通して大きいロードを転送する必要はないより効率的なデザインはカバーされる複雑な整形ビームおよび支柱の非常に堅いフレームワークを低い剛さの接着剤を使用して結ばれる薄いパネルによって使用することです。 このアプローチはまたローディングおよび接続ポイントがフレームワークで提供することができ、フレームの開口を通して明確なアクセスを提供するためにパネルがプロセスの終わりの近くで接続することができるので、手段のアセンブリおよび付属品の利点を提供します。 ただし、この設計思想の認識は現在の物質的な形式および処理の解決が薄い皮のために開発され、フレームワーク構造に適しないので、困難でした。 合成フレームワークデザイン 結果として生じるフレームワークデザインは単一の高統合された鋳造物から成り立ちます。 これは客車の外の形を定義します。 側面の衝撃強度の大半は深い 300mm までである土台セクションによって提供されます。 前部中断はそう低レベル衝突の間に損傷からそれを保護するボルトで固定されたアルミニウム副フレームによってスペースフレームに、接続します。 エンジンおよび後部中断は後部隔壁および鋼鉄補助的なフレームによってスペースフレームに接続します。 空および泡芯を取られたメンバーの使用 このフレームワークのための唯一の適切な構造アプローチは非常に堅い接合箇所によって接続される空または泡芯を取られたビームの使用によってあります。 カーボンファイバー自転車のような合成フレームワークコンポーネントを、設計する試みは非常に高い人件費で、起因しました組み立てます。 これはビーム終りを接合箇所で統合しか、または要素を接合する複合体を作り出し、結ばなければならないことに起因します。 複雑なフレームワーク構造の大量生産を可能にするために新しい材料およびデザインアプローチが想像され、続いて特許を取られた、この問題を克服するため。 特許を取られたプロセス 軽量の泡のコアを包むか、または囲む大口径のブレードでファブリックを構成する慣習的なビームは泡のコアのアレイ、編みこみのカーボンファイバーの袖とのそれぞれと取替えられます。 この ` の biomimetic」タイプアセンブリは浸透し、非常に低い粘着性を使用して結ばれて、そこの堅い 2 部のエポキシはこのアプローチの使用に起因する 3 つの製造原価の利点です: 1。 型のツールにファブリックの大きい部分の処理よりもむしろ一連の泡が充填された編みこみの管で、沈殿に加えられる連続的な原料の使用によって自動化される潜在性があります。 2。 狭い conformable 袖の使用はまた接合箇所が接続されたセクションにカーブのまわりで原料を運ぶことによって形作られるようにします。 3。 複雑な形に合致し、補強の無駄の非常に低レベルのビーム結果を結合する切断ファブリックの回避。 これは慣習的なアプローチのための最低 30% と比較されるおよそ 2% の順序であるべきです。 フレームワークセクションサイズの決定 フレームワークの各セクションは必須ロード転送によって定められた接合箇所のまわりで芯を取られた袖、番号および整理の異なった構成から製造されたでした。 共同剛さの理解を確立するためには、詳しい実験プログラムはデザインを確立するように遂行され、一般的な ` T のための製造業の細部は」構造を継ぎ合わせます。 ブレード様式、牽引のサイズ、壁厚さ、アレイ整理および接合箇所の受胎プロセス状態すべてのパラメータは検査され、局部的に表面の壁厚さを厚くするために ` T のの表面で追加材料を」提供する必要性を交差確立しました。 パネルの製造 パネルの製造へのアプローチ パネルの製造のために、複数のアプローチは調査されました。 Vantico LY 564 の樹脂および HY 2962 OE の治癒エージェントが付いている BTI ヨーロッパからの高力タイプカーボンファイバーを使用してこれらの含まれた複数の軸 LIBA タイプファブリック、 SP システム」スプリントファブリック、樹脂のフィルム、構文法上の泡および浮上の層 1 つの層サンドイッチファブリックおよび Hexcel の合成物」の疑似熱可塑性の prepreg。 屋根、床および後部隔壁は複数の軸ファブリックで 1 つの層を構成するサンドイッチ構造を強くされた PVC 泡のコアの各側面使用します。 パネルの鋳造物および固定 パネルは慣習的な真空バッグ/オーブンの治癒によって樹脂の注入プロセスおよび prepreg の物質的なパネルを使用して形成されます。 構造接合箇所のための結合の準備についての注意と結合されたフレームへの損傷なしでパネルを除去できる条件は決定で延性がある接着剤を使用するために起因しました。 パネルすべては、屋根を含んで、床および隔壁、現在のフロントガラスの付属品で使用されたそれらにポリウレタン付着力の類似したのを使用して担保付きです。 スペースフレームの強さおよびクラッシュ抵抗 プロジェクトは 11 月の終わりに完了のために当然です。 結果として生じるスペースフレームは 15,00ONm/degree のまわりでの 92kg の重量および準のねじり剛性率があると期待されます。 クラッシュの減速のレートのクラッシュエネルギー吸収そして減少のために、 2 つの正面影響システムはこの補助的なフレームに前部中断に接続するアルミニウム subframe に加えて、専用クラッシュのメンバー接続します使用されます。 その結果、スペースフレームおよび占有者は重大なピーク負荷に服従するべきではないです。 側面の影響のクラッシュ安全はフレームワークの土台領域の非常に深いセクションを通して提供されます。 これらは薄囲まれた管状のアレイの使用によって漸進的に変形しましたり、けれどもクラッシュの間に破局故障を避けるために非常に高い剛さおよび強さを提供します。 概要 終了する車ではフレームに、パネルおよびドアに 140kg のまわりでの重量、および 570kg のまわりでの総縁石重量があります。 プロジェクトはまた 20,000 台までの車を 1 年につき作り出すための製造業の見通しから実行可能であると期待されたカーボンファイバーの合成の車体のための新しいデザインそして製造技術を確立しました。 サイクル時間の限定は樹脂の受胎および治癒時間です、従って 50,000 台の車までの年次生産ボリュームは 1 年につきポリマーおよび受胎の別のマトリックス/より大きい工具細工の投資の治癒の技術を使用して可能です。 |