Автомобиль Углерода Усиленный Волокном Составной

Aero-Стабилизированная программа Автомобиля (ASCC) Углерода расследовала ограничения к увеличивать экономию топлива в облегченном автомобиле изготовленном используя смеси волокна углерода (CFC). Настоящие облегченные составные корабли, как участвуя в гонке автомобили, используют скорлуповидную конструкцию усиливать-кожи и для причин веса и производительных расходов. Однако, для пассажирских автомобилей с зоны большого выреза `' для доступа, подход использования панелей зализа космос-рамки поддерживая предлагают возможность для более эффективной структуры сравненной к скорлуповидному подходу. Он также предлагает потенциал включать локализованные нагрузки, как те от установок подвеса, двигателя и двери, места и ремней безопасности, более легко чем с подходом к усиливать-кожи тонк-раздела.

Изготовлять космос-рамку используя композиционные материалы волокна углерода обеспечивает очень облегченную структуру. Но использующ настоящие технологии производства, ценаа труда для скреплять разделы совместно и материальное положение-вверх ограничивает пользу подхода к рамок для всех но самых дорогих кораблей ниши.

В ответ на это, были поняты и были начаты романные конструкция и подход к материалов. Подход использует романную форму preform тканья, прокатанную для того чтобы сформировать интегрированную одиночн-частью структуру рамки. Облегченные панели скреплены к собранной рамке после приспособления систем. Этот подход приводит к в полном bodyweight около 125kg, которое сравнивает к вокруг 320kg для подобн-определенного размер стального автомобиля.

Центр Университета Cranfield для Облегченных Смесей, в сотрудничестве с Лотосом Инджинирингом (изготовление картины CAD и тела), Центр Удара Cranfield (рассмотрение удара), Волокна Tenax (волокно углерода и таблетируя консультация), Vantico (эпоксидная смола, оборудуя материалы и прилипатели) и BT1 Европа (ткани волокна углерода), работал на конструкции и развитие облегченного составного тела для средств ‑ определило размер (Ford Focussized) демонстранта автомобиля. Задача проекта была конструировать и изготовить структуру волокна углерода составную для ASCC на минимальном весе, пока обеспечивающ большую жесткость в всех аспектах чем для настоящих стальных тел.

Применение смесей углерода или эпоксидной смолы к облегченной первичной структуре не ново, но процесс должен датировать использовано исключительно в пределах спортов престижности и индустрии участвуя в гонке автомобиля. Пример этого McLaren Fl, структура чего сообщает, что потребовать хорошо над 1.000 человеко-часами труда квалифицированных рабочих для того чтобы отлить составные компоненты в форму. Был показаны, что обеспечивает переход космической технологии смесей очень эффективные структуры хотя на недоступной цене для потребительских рынков.

Очень высокие производительные расходы облегченных составных каркасов гондолы главным образом должны до 3 фактора:

высокая цена сырий, и в пользе pre-пропитанных тканей и очень высокого неныжного уровня в прокатывать сложные компоненты формы

Высокий ценаа труда необходим, что изготовил вес-оптимизированные компоненты, которым нужно тщательные задрапировывать и выравнивание очень тонких (слоев типично 0.4mm) с толщиной портняжничал к распределению нагрузки костюма

Очень высокие времена цикла как для положения-вверх, так и для лечить смолаы, следовательно низко тарифы продукции от каждого комплекта инструмента.

Соответствующий процесс производства для более высокообъемной продукции (между 1.000 и 10.000 блоками в annum) автомобильной первичной структуры требует более недорогого сырья, пользы автоматизации для применения и вкрапленности подкрепления, более низкого отростчатого времени цикла и отлитых в форму поверхностей которое не требуют никакой ручной обработки.

Другой настоящий вопрос для составных тел автомобиля недостаточный опыт поведения удара за исключением для малых monocoques участвуя в гонке автомобиля. Это приводит к от комплекса, отказа non-пластмассы материала, который трудн для моделирования или для того чтобы предсказать. Любой структуре для автомобильного применения нужно удовлетворять несколько критериев эффективности, namely:

Соответствующая жесткость при кручении для управлять ` регулярн'

Достаточная жесткость и прочность для того чтобы защитить оккупанта в случае низкоскоростного столкновения (<30mph)

• прогрессивный и контролируемый отказ структуры уменьшить риск ушиба в высокоскоростном столкновении (>30mph).

Типично, первые 2 из этих критериев могут легко быть встрещены предварительной составной структурой. Третье требование трудне для того чтобы достигнуть, по мере того как материалы не будут клонить поступать в линейн-эластичном путе до отказа, который после этого немедленн и катастрофическ, выходящ минимальная остаточная прочность. Зона представления удара облегченных структур волокна углерода оправдывает обширное исследование, в виду того что смеси волокна углерода могут обеспечивать исключительнейше высокие уровни абсорбциы энергии аварии если структуры проектированы эффектно.

В результате потребности для облегченного, была понята и была начата недорогая crashworthy структура, вполне романные материалы и отростчатая принципиальная схема. Рамки облегченной одиночн-части составные структурные и простые, облегченные скрепленные панели заменяют обычные прессформу и агрегат сложных форм-закоченетых панелей. Этот подход предлагает несколько потенциальные преимущества изготавливания и представления над обычным подходом, включая:

Очень существенный снижения себестоимости материалов через пользу недорогих платформ тканья и жидкостной смолаы

Автоматизация изготовления pre-form подкрепления, применения для того чтобы отлить инструменты в форму и процесс вкрапленности и следовательно очень существенные уменьшения в ценаа труда отливать в форму

Быстрый и низкий агрегат тела корабля ценаа труда с минимальными приспособлениями

Улучшенный crashworthiness.

Однако, этот подход представил некоторые трудные возможности технологии изготавливания в виду того что рамки имеют сложную геометрию и соединять составных первичных структур очень работ-интенсивнейший процесс.

Скорлуповидный будучи сбрасыванным подход, более эффективная конструкция которой не нужно перенести большие нагрузки через соединения панели, использовать очень жесткие рамки сложных форменных лучей и распорок, покрытые тонкими панелями, скрепленными используя низкие прилипатели жесткости. Этот подход также предлагает преимущества в агрегате и штуцере корабля, в виду того что нагружать и точки приложения можно обеспечить на рамках и панели можно прикрепиться около конца процесса для того чтобы обеспечить ясный доступ через апертуры рамки.

Однако, осуществление этой идеи проекта было трудно, в виду того что настоящие материальные формы и разрешения обрабатывать начаты для тонких кож и не одеты к структурам рамок.

Возникающая конструкция рамок состоит из одиночной высок-интегрированной прессформы. Это определяет наружную форму отсека пассажира. Большинство бортовой прочности удара обеспечено разделами силла, которые до 300mm глубокое. Передний подвес прикреплен к рамке космоса через скрепленный болтами алюминиевый подрамник, так защищая его от повреждения во время низкоуровневых столкновений. Двигатель и задний подвес будут прикреплены к рамке космоса через заднюю перегородку и стальную sub рамку.

Единственный соотвествующий структурный подход для этих рамок через пользу полости или пен-вырезанных сердцевина из лучей соединенных очень жесткими соединениями. Попытки проектировать компоненты рамок волокна углерода составные, как велосипед обрамляют, приводили к в весьма высокие ценаа труда. Это приводит к от интегрировать луч-концы на соединениях или произвести и скрепить комплекс соединяя элементы. Отжать эту проблему, для того чтобы включить объем продукции сложных структур рамок, романные материалы и подход к конструкции были поняты и затем были запатентованы.

Обычный луч состоя из ткани оплетки большого диаметра оборачивая или заключая облегченный сердечник пены заменен блоком сердечников пены, каждым с заплетенной втулкой волокна углерода. Этот тип агрегат ` biomimetic' пропитан и скреплено используя очень низкую выкостность, грубая двухраздельная эпоксидная смола Там 3 преимущества производительных расходов которое приводят к от использования этого подхода:

1.      Через пользу непрерывного исходное сырьё прикладного в ряду пен-заполненных оплетенных труб, вернее чем манипуляция больших частей ткани, низложение в инструмент прессформы имеет потенциал быть автоматизированным.

2.      Польза узкой сообразной втулки также позволяет соединениям быть сформированным путем принимать исходное сырьё вокруг кривых в соединенные разделы.

3.      Избегание тканей вырезывания, котор нужно соответствовать к сложным формам и соединять результаты лучей в очень низкоуровневом отхода подкрепления. Это должно находиться в заказе вокруг 2%, сравненном до минимум 30% для обычных подходов.

Каждый раздел рамок был изготовлен от различных конфигураций вырезанных сердцевина из втулок, номера и их расположения вокруг соединений определенных необходимым переходом нагрузки. Для того чтобы установить вникание совместной жесткости, детальная экспириментально программа была унесена для того чтобы установить конструкцию и детали изготавливания для родового ` T' соединяют структуры. Были расмотрены, и установили параметры типа оплетки, размера кудели, толщины стены, расположения блока и условий всего вкрапленности соединения отростчатых потребность обеспечить присадочный материал на поверхности пересечение ` T' по месту для того чтобы сгустить поверхностную толщину стены.

Для изготовления панели, несколько подходов были расследованы. Эт включенный multi-осевой LIBA-тип ткани, используя высокопрочный тип волокна углерода от BTI Европы с смолаой Vantico LY 564 и агентом HY 2962 OE леча, тканью сандвича ply Систем SP' ткань СПРИНТА, фильм смолаы, синтактная пена и отделывая поверхность слой одной и prepreg Смесей Hexcel' псевдо-термопластиковым. Крыша, пол и задняя перегородка используют структуру сандвича состоя из одного слоя multi-осевой ткани каждая сторона toughened сердечника пены PVC.

Панели отлиты в форму используя процесс вливания смолаы и панели prepreg материальные обычный лечить мешка/печи вакуума. Требование мочь извлечь все панели без повреждения к рамке, совмещенной с предосторежением о подготовке выпуска облигаций для структурных соединений, привело к в решении для использования дуктильных прилипателей. Все панели, включая крышу, пол и перегородка, будут скреплены используя подобную полиуретана слипчивая к тем используемым в настоящем штуцере windscreen.

Проект должн для завершения в конце от Ноябрь. Ожидано, что имеет возникающая рамка космоса вес 92kg и связанную жесткость при кручении вокруг 15,00ONm/degree. Для абсорбциы энергии аварии и уменьшения тарифа торможения аварии, 2 прифронтовых системы удара будут использованы, в дополнение к алюминиевому подрамнику прикрепляясь к переднему подвесу, преданный член аварии будут прикреплены к этой sub рамке. Следовательно, рамка космоса и оккупанты следует подвергнуть к критической максимальной нагрузке. Бортовая безопасность аварии удара обеспечена через очень глубокие разделы в зонах силла рамок. Эти деформируют прогрессивно через пользу тонкостенных трубчатых блоков, но обеспечивают весьма высокую жесткость и прочность для того чтобы во избежание неожиданный отказ во время аварии.

В законченном автомобиле рамка, панели и двери будут иметь вес вокруг 140kg, и полный вес kerb вокруг 570kg. Проект также установил романную технологию конструкции и изготавливания для тел автомобиля волокна углерода составных, предпологаемые, что будет жизнеспособн от перспективы изготавливания для производить до 20.000 автомобилей в annum. Ограничение времени цикла вкрапленность и время отверждения смолаы, поэтому тома годового производства до 50.000 автомобилей в annum были бы возможны используя различную матрицу полимеров и вкрапленности/лечить технологию с большим облечением tooling.