Alalahanin tungkol sa mga emissions ng carbon dioxide at mundo Taglay ng gasolina ng haydrokarbon ay nangangahulugan na may ay marami na interes sa teknolohiya na bawasan ang pagkonsumo ng gasolina para sa mga kotse na pasahero. Sa lugar ng sasakyan disenyo, timbang ng katawan ay ang pinaka-mahalagang-target para sa pagpapabuti, tulad ng pagbawas sa ang bigat ng katawan ng sasakyan ay nangangahulugan na maaaring gamitin ang isang mas maliit na engine, at isang magaan na drive ng tren at pagpupulong. Ito 'kaaya-aya na spiral' leads sa karagdagang reductions sa masa, kaya magkano kaya na ang mga iba't ibang pag-aaral sinabi ang isang potensyal na para sa savings ng hanggang sa 65% sa pamamagitan ng paggamit ng carbon composites hibla sa halip na bakal hangga't maaari. Karera ng Kotse kumpara pasahero Kotse Ang Aero-Matatag carbon Car (ASCC) na programa ay sinisiyasat ang mga limitasyon sa maximize ang fuel ekonomiya sa isang magaan na kotse na manufactured ng paggamit ng carbon composites hibla (CFC). Kasalukuyang magaan na pinaghalong mga sasakyan, tulad ng mga racing kotse, gumamit ng isang monocoque stressed-balat na disenyo para sa parehong timbang at mga kadahilanan sa manufacturing cost. Gayunpaman, para sa mga sasakyan ng pasahero sa mga lugar ng malaking 'cut-out' para ma-access, ang diskarte ng paggamit ng isang puwang-frame na sumusuporta sa mga panel ng pagpapatas ay nag-aalok ng pagkakataon para sa isang mas mahusay na istraktura na inihambing sa monocoque diskarte. Ito nag-aalok din ang potensyal na isama ang mga naisalokal mga naglo-load, tulad ng mga mula sa ang mga mountings ng suspensyon, engine at pinto, upuan at mga sinturon sa upuan, mas madali kaysa sa isang manipis-seksyon stressed-skin diskarte. Manufacturing Space-Frame Paggamit ng isang carbon Fibre Composite Material Manufacturing ang space-frame sa paggamit ng carbon hibla composite materyales ay nagbibigay ng isang napaka-magaan istraktura. Ngunit gamit ang mga kasalukuyang mga pamamaraan sa pagmamanupaktura, ang paggawa na gastos para sa mga seksyon ng bonding sama-sama at materyal mag-ipon-up limitasyon ang paggamit ng isang balangkas na diskarte para sa lahat ngunit ang pinaka-mahal na niche sasakyan. Katha Proseso at timbang Savings Bilang tugon na ito, ang isang nobelang disenyo at diskarte ng mga materyales ay conceived at binuo. Diskarte ay gumagamit ng isang nobelang form ng hinabi preform, nakalamina sa form ng isang solong-piraso integrated na istraktura ng frame. Magaan panel ay bonded sa binuo frame pagkatapos ng system angkop. Ito diskarte mga resulta sa isang kabuuang bodyweight ng tungkol sa 125kg, kung saan inihahambing sa paligid 320kg para sa isang katulad na-laki ng kotse sa bakal. Nakikipagtulungan at Layunin ng Project Ang Cranfield University Centre para sa mga magaan Composites, sa pakikipagtulungan sa Lotus Engineering (CAD at katawan pattern imbentuhin), Cranfield Epekto Centre (epekto pagsasaalang-alang), Tenax Fibers (carbon hibla at preforming payo), Vantico (epoxy dagta, pagkamakina ng mga materyales at adhesives) at BT1 Europa (carbon hibla tela), nagtrabaho sa ang disenyo at pag-unlad ng isang magaan composite katawan para sa isang medium-sized na (Ford Focussized) kotse demostrador. Ang layunin ng proyekto ay upang mag-disenyo at pagyari ng isang carbon hibla composite istraktura para sa ASCC sa minimum na timbang, habang nagbibigay ng mas higpit sa lahat ng aspeto kaysa sa para sa mga kasalukuyang katawan bakal. Materyales Developments Ang application ng carbon o epoxy composites sa isang magaan pangunahing istraktura ay hindi bago, ngunit ang proseso ay petsa ay nagtatrabaho ng eksklusibo sa loob ng ang prestihiyo sports at racing kotse industriya. Isang halimbawa ng ito ay ang McLaren FL, ang istraktura na kung saan ay iniulat sa kinakailangan na rin sa 1,000 tao-oras ng bihasang manggagawa upang magkaroon ng amag ang pinaghalong sangkap. Ang transfer ng aerospace composites teknolohiya ay ipinapakita upang magbigay ng napaka-epektibong mga kaayusan bagaman sa isang unaffordable gastos para sa mga merkado ng mga mamimili. Mga dahilan para sa Mataas na Gastos Manufacturing ng Composite mga katawan ng Kotse Ang mataas manufacturing mga gastos ng magaan na pinaghalong mga kaayusan ng sasakyan ay lalo na dahil sa tatlong kadahilanan: ang mataas na gastos ng mga raw na materyales, sa parehong ang paggamit ng mga pre-pinapagbinhi tela at ang mataas na antas ng basura sa laminating kumplikadong bahagi hugis Ang mataas na gastos ng paggawa na kailangan sa pagyari ng timbang-optimize na mga bahagi, na kung saan kailangan maingat na draping at pagkakahanay ng masyadong manipis (karaniwang 0.4mm) na layer sa kapal angkop sa suit ang pamamahagi ng load Napakataas na cycle ng mga beses para sa parehong mag-ipon-up at paggamot ng dagta, kaya mababa ang rate ng produksyon mula sa bawat set ng tool. Manufacturing ng Composite katawan ng Car sa isang Commercial Scale Ang isang angkop na proseso ng manufacturing para sa mas mataas na dami ng produksyon (sa pagitan ng 1,000 at 10,000 mga yunit ng bawat taon) ng automotiw pangunahing istraktura ay nangangailangan ng mas mababang gastos raw na materyal, ang paggamit ng pag-aautomat para sa application ng pampalakas at pagpapabinhi, mas mababa ang proseso ng ikot ng oras at molded ibabaw na nangangailangan ng walang kamay pagtatapos. Composite Car katawan sa mga sitwasyon ng crash Isa pang kasalukuyang isyu para sa mga composite katawan ng sasakyan ay ang hindi sapat na karanasan ng epekto pag-uugali sa iba kaysa para sa mga maliit na karera monocoques kotse. Ito ay resulta mula sa ang kumplikado, non-plastic kabiguan ng mga materyal, na kung saan ay mahirap sa modelo o mahulaan. Anumang istruktura para sa isang automotiw application pangangailangan upang masiyahan ang isang bilang ng mga pamantayan ng pagganap, katulad: Ang angkop torsional tigas para sa 'regular' pagmamaneho Sapat na higpit at lakas upang maprotektahan ang nakatira sa kaganapan ng isang mababang-bilis (<30mph) banggaan • umuunlad at kinokontrol na kabiguan ng ang istraktura upang mabawasan ang panganib ng pinsala sa isang banggaan ng highspeed (> 30mph). Karaniwan, ang unang dalawang ng mga criteria na ito ay maaaring madaling nakikilala sa pamamagitan ng isang advanced na composite istraktura. Ang ikatlong kinakailangan ay mas mahirap na makamit, tulad ng mga materyales ay may posibilidad upang kumilos sa isang linear-nababanat na paraan hanggang sa pagkabigo, na pagkatapos ay instant at sakuna, umaalis sa kaunting tira lakas. Ang lugar ng epekto sa pagganap ng magaan carbon hibla kaayusan justifies ang malawak na pagsisiyasat, dahil sa mga composites ng carbon hibla ay maaaring magbigay ng iba mataas na antas ng enerhiya pagsipsip ng crash kung ang mga istraktura ay engineered epektibo. Pag-unlad ng isang nobelang Materyales at Manufacturing Proseso Bilang isang resulta ng pangangailangan para sa isang magaan ang timbang, mababa-cost crashworthy istraktura, isang ganap na nobelang na materyales at proseso ng konsepto ay conceived at binuo. Isang magaan solong-piraso composite istraktura framework at simple, magaan bonded panel palitan ang maginoo pagmomolde at kapulungan ng mga kumplikadong hugis-stiffened panel. Diskarte na ito ay nag-aalok ng ilang mga potensyal na kalamangan sa manufacturing at pagganap sa ibabaw ng maginoo diskarte, kabilang ang: Very matibay materyales sa pagbabawas ng gastos sa pamamagitan ng paggamit ng mga mababang gastos hinabi platform at likido na dagta Pag-aautomat ng pampalakas paunang saling-form yumari, application sa mga gamit maghulma at proseso ng pagpapabinhi at kaya masyadong malaking reductions sa mga manggagawa na mga gastos ng pagmomolde Rapid at mababang labor gastos pagtitipon ng katawan ng sasakyan na may kaunting fixtures Pinabuting crashworthiness. Hirap na Associated sa Proseso ng nobelang Gayunpaman, ang diskarte na ito ay iniharap ng ilang mahirap manufacturing hamon ng teknolohiya dahil sa frameworks may kumplikadong geometry at pagsali ng composite pangunahing mga kaayusan ay isang napaka-matrabaho proseso. Ang Disenyo ng Composite Car pasahero Ang monocoque diskarte pagkakaroon itinapon, ang isang mas mahusay na disenyo na hindi kailangan ilipat ang malaking naglo-load sa pamamagitan ng mga joints ng panel, ay upang gamitin ang isang masyadong matigas na balangkas ng mga kumplikadong hugis beams at struts, sakop ng manipis panel, bonded gamit ang mababang adhesives higpit. Diskarte na ito ay nag-aalok din ng mga benepisyo sa pagpupulong ng sasakyan at angkop, dahil ang punto ng loading at attachment ay maaaring ibinigay sa framework at ang mga panel ay maaaring nakalakip na malapit sa dulo ng proseso upang magbigay ng malinaw na access sa pamamagitan ng apertures frame. Gayunman, ang pagsasakatuparan ng mga ito konsepto ng disenyo ay mahirap, dahil ang kasalukuyang form ng materyal at pagproseso ng mga solusyon ay binuo para sa mga manipis skin at hindi angkop sa mga kaayusan ng framework. Composite Framework Disenyo Ang nanggagaling framework ng disenyo comprises isang solong highly-integrated pagmomolde. Ito ay tumutukoy sa panlabas na hugis ng pasahero ang kompartimento. Ang karamihan ng mga bahagi ang lakas ng epekto ay ibinigay sa pamamagitan ng ang mga seksyon ng pasamano, na hanggang sa 300mm malalim. Ang harap suspensyon ay naka-attach sa frame ang puwang sa pamamagitan ng isang bolted aluminyo sub-frame, kaya pagprotekta ito mula sa pinsala sa panahon ng mga mababang-antas na mga collisions. Ang engine at likod suspensyon ay nakalakip sa frame puwang sa pamamagitan ng isang likod bulkhead at ng isang bakal ng sub frame. Paggamit ng Hollow at kapa-walang ubod Miyembro Ang lamang ang naaangkop na na istraktura na diskarte para sa framework na ito ay sa pamamagitan ng paggamit ng mga guwang o kapa-walang ubod na beams na konektado sa pamamagitan ng matigas joints. Pagtatangka upang engineer carbon hibla composite bahagi ng framework, tulad ng mga frame ng bisikleta, ay nagresulta sa napakataas na labor gastos. Ito ay resulta mula sa pagkakaroon upang pagsamahin ang mga sinag-nagtatapos sa mga joints o gumawa at bono kumplikadong jointing elemento. Upang pagtagumpayan ang problemang ito, upang paganahin ang lakas ng tunog produksyon ng mga kumplikadong istraktura framework, isang nobelang ang mga materyales at disenyo ng diskarte ay conceived at pagkatapos patented. Ang Patented Proseso Isang maginoo ngiti na binubuo ng isang tela ng mga malalaking diameter tirintas wrapping o akip ng isang magaan kapa ng core ay pinalitan ng isang array ng mga core kapa, ang bawat isa ay may isang tinirintas manggas carbon hibla. Ito 'biomimetic' Uri ng pagpupulong ay pinapagbinhi at bonded ang paggamit ng isang mababang lapot, matigas dalawang-bahagi epoxy May tatlong cost ng manufacturing pakinabang na resulta mula sa paggamit ng diskarte na ito: 1. Pamamagitan ng paggamit ng isang tuloy-tuloy na feedstock na inilalapat sa isang serye ng mga bula-puno ng mga tinirintas tubes, kaysa sa pagmamanipula ng mga malalaking mga piraso ng tela, salaysay sa isang tool na magkaroon ng amag ay ang potensyal na ay awtomatikong. 2. Ang paggamit ng isang makitid na masunurin manggas ay nagpapahintulot din sa mga joints na nabuo sa pamamagitan ng paglalaan ng feedstock sa paligid ng mga curves sa konektado seksyon. 3. Ang maiwasan ang pagputol tela upang tumalima sa mga kumplikadong hugis at umanib sa mga resulta ng beams sa isang napakababang antas ng basura ng pampalakas. Ito ay dapat na sa order ng mga paligid ng 2%, kumpara sa isang minimum na ng 30% para sa mga maginoo pamamaraan. Pagtukoy sa Framework Laki Seksyon Ang bawat seksyon ng framework ay manufactured mula sa iba't ibang mga kumpigurasyon ng walang ubod sleeves, ang bilang at ang kanilang mga pag-aayos sa paligid ng joints na tinutukoy sa pamamagitan ng mga kinakailangang load transfer. Upang magtatag ng isang-unawa ng joint higpit, ang isang detalyadong eksperimentong programa ay isinasagawa upang maitaguyod ang disenyo at pagmamanupaktura ng mga detalye para sa mga kaayusan ng piraso ng generic 'T'. Ang mga parameter ng tirintas estilo, paghila laki, kapal ng pader, array-aayos at magkasanib na mga kondisyon ng proseso ng pagpapabinhi ay lahat napagmasdan, at itinatag ang kailangan upang magbigay ng karagdagang materyal sa ibabaw ng intersection ng 'T' sa lokal na kapalan ang kapal ng ibabaw ng pader. Panel Riles Approach sa Panel Riles Para sa yumari panel, ang ilang approach ay sinisiyasat. Mga kasama multi-ng ehe LIBA-uri na tela, ang paggamit ng mataas na lakas ng uri ng fibers carbon mula sa BTI Europa sa Vantico dagta LY 564 at HY 2962 OE paggamot agent, SP Systems 'Sprint tela, film ng dagta, sintaktik bula at takip ng layer isa sapin sanwits tela at hindi tunay termoplastiko Hexcel Composites prepreg. Bubong, sa sahig at likod bulkhead gumamit ng isang sanwits istraktura na binubuo ng isang layer ng multi-ng ehe na tela sa bawat bahagi ng isang toughened PVC kapa core. Panel Moulding at pagkapirmi Ang mga panel ay molded sa paggamit ng isang pagbubuhos ng proseso ng dagta at ang mga panel ng materyal na prepreg sa pamamagitan ng maginoo paggamot vacuum bag / hurno. Ang kinakailangan na magagawang alisin ang anumang mga panel nang walang pinsala sa frame, na pinagsama sa isang mag-ingat tungkol sa bonding paghahanda para sa mga istruktura na joints, nagresulta sa ang desisyon upang gamitin ang mga malagkit adhesives. Lahat ng mga panel, kabilang ang bubong, sa sahig at bulkhead, ay bonded gamit ang isang polyurethane malagkit na katulad sa mga ginagamit sa kasalukuyang angkop sa salamin ng kotse. Space Frame Lakas at crash pagtutol Ang proyekto ay angkop para sa pagkumpleto sa katapusan ng Nobyembre. Ang nanggagaling space frame ay inaasahan na magkaroon ng isang bigat ng 92kg at kaugnay na torsional tigas ng sa paligid ng 15,00 ONm / degree. Para sa pagsipsip ng enerhiya ng crash at pagbabawas ng rate ng pagbabawas ng bilis ng crash, dalawang pangharap epekto system ay ginamit, sa karagdagan sa isang aluminyo subframe attach sa harap suspensyon, dedikadong miyembro crash ay naka-attach sa sub frame na ito. Bilang resulta, ang space frame at mga occupants ay hindi dapat ay ipaiilalim sa isang kritikal na tugatog ng load. Gilid sa epekto ng crash kaligtasan ay ibinigay sa pamamagitan ng mahimbing mga seksyon sa mga lugar sa palababahan ng framework. Ang mga ito ay papangitin progressively sa pamamagitan ng paggamit ng manipis-napapaderan pantubo arrays, pa magbigay ng napakataas na kawalang-kilos at lakas upang maiwasan ang sakuna pagkabigo sa panahon ng crash. Buod Sa tapos kotse frame, ang mga panel at pinto ay magkakaroon ng timbang sa paligid ng 140kg, at ang buong gilid ng bangketa timbang ng sa sa paligid ng 570kg. Din itinatag ng proyekto Ang isang nobelang disenyo at teknolohiya ng manufacturing para sa carbon hibla composite katawan ng kotse, inaasahan ay mabubuhay mula sa isang pananaw ng manufacturing para sa paggawa ng hanggang sa 20,000 sasakyan bawat taon. Ang ikot ng oras ng limitasyon ay ang dagta pagpapabinhi at paggamot na oras, kaya taunang produksyon volume ng hanggang sa 50,000 sasakyan bawat taon ay posible gamit ang ibang matris ng mga polymers at pagpapabinhi / paggamot teknolohiya sa mas pagkamakina investment. |