Az LFT hőre lágyuló kompozit anyagú formák alkalmazása az autóipari könnyűsúlyozásban

A globális környezetvédelmi szabályozások szigorodásával és az új energiahordozók iránti kereslet növekedésével az autók könnyűsúlyozása az ipari korszerűsítés alapvető irányává vált. A hosszú szálerősítésű hőre lágyuló kompozitok (LFT) az alacsony sűrűség, a nagy fajlagos szilárdság és az újrahasznosíthatóság előnyei miatt a könnyű súlyozás alapanyagává váltak. Az LFT hőre lágyuló kompozit öntőformák kulcsfontosságú formázóberendezésként közvetlenül meghatározzák az alkatrészek pontosságát, teljesítményét és költségét, és kulcsfontosságúak a könnyű súlyozás megvalósításában. Ez a cikk az LFT anyagok jellemzőivel és az autóipari gyártás igényeivel kombinálva feltárja az öntőformáik alkalmazási pontjait, alapvető forgatókönyveit és fejlesztési trendjeit.

 

I. Az LFT hőre lágyuló kompozitok és formák alapvető jellemzőinek kompatibilitása

Az LFT anyagok 6-25 mm-es erősítőszálakból (üvegszálak, szénszálak stb.) és hőre lágyuló gyantákból (PP, PA, stb.) állnak, egyesítve a szálak nagy szilárdságát a gyanták könnyű feldolgozhatóságával. Sűrűségük csak 1/4-1/3-a az acélénak, fajlagos szilárdságuk pedig 30-50%-kal nagyobb, mint a hagyományos rövidszálas műanyag alkatrészeké. Egyenértékű szilárdság mellett 15-25%-kal csökkenthetik a súlyukat, emellett ütésállóak és méretstabilak, kielégítve a "súlycsökkentés az erő csökkenése nélkül" követelményt.

Az LFT öntőformák többnyire nagyszilárdságú acélból készülnek, és precíz hűtő- és melegcsatornás rendszerekkel vannak felszerelve, amelyek pontosan szabályozzák a fröccsöntési paramétereket, megőrzik a szálak integritását, és megfelelnek a gyors tömeggyártás követelményeinek. A hagyományos fémformákhoz képest az LFT öntőformák rövidebb fröccsöntési ciklusokkal, nagyobb rugalmassággal, kisebb kopással és elhasználódással rendelkeznek, és testreszabhatók az autóalkatrészek összetett konfigurációihoz, és maghídként szolgálnak az LFT anyagok és a könnyű alkalmazások között.

 

 

II. Core Application Scenarios of LFT Thermoplastic Composite Molds in Automotive Lightweighting

Az LFT öntőformák alapvető alkalmazási logikája „acél helyett műanyag”, amely az új energetikai járművek karosszériájára, alvázára, belső tereire és alapvető elemeire összpontosít. A testreszabott öntéssel súlycsökkentés és teljesítményjavítás érhető el. A konkrét forgatókönyvek a következők:

 

1. Gépkocsi karosszéria szerkezeti részei

A testszerkezeti részek képezik a könnyű súlyozás magját. Az LFT öntőformák a szálak eloszlásának precíz szabályozásával helyettesíthetik a különböző szerkezeti részeket. Például az elülső hosszirányú gerenda és a küszöbgerenda az acél alkatrészekhez képest 30-40%-kal csökkentheti a súlyt, és több mint 20%-kal növelheti az ütésállóságot, és a hegesztési folyamatok csökkentése érdekében egybeönthető. A BMW i sorozat egyes karosszériaelemei LFT formákkal vannak kialakítva, így biztosítva a súlycsökkentést és a merevséget.

A burkolatok, mint például az ajtók belső panelei és motorháztetői az LFT öntőformákkal történő formázást követően jelentősen csökkentett tömeggel és kiváló hang- és hőszigetelő tulajdonságokkal rendelkeznek, és alkalmasak összetett ívelt felületi kialakításokra. Ezek közül az ajtó belső panelje több mint 28%-kal csökkenti a súlyt az acél alkatrészekhez képest, javítva a vezetési és vezetési élményt.

 

2. Gépjármű-alváz alkatrészek

Az alvázalkatrészeknek rendkívül magas szilárdsági és kopásállósági követelményei vannak. Az LFT öntőformák használhatók alvázvédők, felfüggesztési konzolok, akkumulátorcsomagtartók stb. gyártásához. Az alvázvédők 55%-kal csökkenthetik a súlyt az acél alkatrészekhez képest, és jobb korrózióállósággal rendelkeznek; a felfüggesztési konzolok integrálása csökkentheti az alkatrészek számát és javíthatja a stabilitást.

Az új energetikai járművek akkumulátorcsomag-tartói, mint alapvető biztonsági alkatrészek, egyensúlyt tudnak elérni a könnyű súly és a nagy szilárdság között az LFT öntőformázás révén, több mint 30%-kal csökkentve a súlyt az acél alkatrészekhez képest, valamint szigetelést és ütésállóságot biztosítanak. Egyes modellek LFT{2}}D in-soros sajtolóformákat alkalmaznak, amelyek a hőmérséklet és a nyomás szabályozásával biztosítják a szálak és gyanták teljes impregnálását a biztonság garantálása érdekében.

 

3. Autóbelső alkatrészek

Számos belső elem található, és a teljes tömeg nagy részét teszik ki. Az LFT öntőformák könnyű súlyú műszerfalkeretek, üléskeretek stb. gyártását érik el a formaüreg és a felületkezelés optimalizálásával. A műszerfalkeretek tömege 15-20%-kal csökkenthető a hagyományos műanyag alkatrészekhez képest, megnövelt merevséggel, és egybeépíthető az összeszerelés csökkentése érdekében; Az üléskeretek kombinálják az LFT és CFRTP folyamatokat a súlycsökkentés és a biztonság megteremtése érdekében.

Ezenkívül az LFT-formázott belső részek{0}}újrahasznosíthatók, a hulladékok pedig újrafelhasználhatók, csökkentve a költségeket és megfelelnek a zöld fejlesztési trendnek.

 

4. Speciális alkatrészek új energetikai járművekhez

New energy vehicles have a more urgent need for lightweighting. LFT molds develop customized solutions for battery pack shells, motor shells, etc. Battery pack shells produced by combining microcellular foaming technology with LFT molds can be reduced in weight by 22% and have a 25% increase in impact strength; motor shells can take advantage of the insulation properties of composite materials to simplify insulation structures and reduce complexity.

 

 

III. Az LFT hőre lágyuló kompozit anyagból készült öntőformák fő előnyei az autóipari könnyűsúlyú alkalmazásokban

 

1. Extrém súlycsökkentés elősegítése a teljesítmény és a környezetbarátság megőrzése mellett

 

Az LFT öntőformák teljes mértékben kiaknázhatják az anyagok könnyű súlyozási előnyeit, megőrzik a szálak integritását, elérik a "súlycsökkentést szilárdságcsökkenés nélkül", az LFT anyag- és formaképző hulladékok pedig újrahasznosíthatók, megfelelve az autóipar zöld és fenntartható fejlődési trendjének, és megfelelnek az európai elhasznált járművekre vonatkozó jogszabályok követelményeinek.

 

2. Improving production efficiency and reducing manufacturing costs

Az LFT formák integráltan alakíthatók a hegesztési és összeszerelési folyamatok csökkentése érdekében, rövid formázási ciklusokkal (az LFT-D formák csak 30-60 másodpercet vesznek igénybe), tömeggyártásra alkalmasak. Alacsony veszteségekkel rendelkeznek, egyszerű a karbantartásuk, és az LFT anyagok költsége alacsonyabb, mint a szénszálas anyagoké, ami jelentősen csökkenti az alkatrészek összköltségét.

 

3. Erős alkalmazkodóképesség és az egyedi igények kielégítése

LFT molds can be custom-designed based on the structure and performance of components, adapting to the needs of different parts such as the body and chassis. They can form complex curved surface coverings and high-strength load-bearing parts, and can be adapted to different types of LFT materials, flexibly adjusting fiber content and resin formulas.

 

4. Szinergikus optimalizálás, elősegítve a könnyűsúlyozási technológia korszerűsítését

Az LFT öntőformák, anyagok és alakítási folyamatok együtt működnek, CAD/CAM és intelligens érzékelési technológiák segítségével javítják a formázás pontosságát és konzisztenciáját; CFRTP anyagokkal kombinálva kiegészítő megoldásokat alkotnak, egyensúlyba hozva a szerkezeti teljesítményt és az öntési hatékonyságot, elősegítve a könnyűsúlyozási technológia korszerűsítését.

 

IV. Problémák és megoldások az LFT hőre lágyuló kompozit anyagú öntőformák alkalmazásában az autóipari könnyűsúlyozásban

1. Meglévő fő problémák

Jelenleg négy fő szűk keresztmetszet van az LFT öntőformák alkalmazásában: először is a nem megfelelő öntőforma pontosság Kínában, az egyenetlen hőmérséklet- és nyomásszabályozás instabil termékteljesítményhez vezet; másodszor az importált, nagy teljesítményű{0}}formaanyagokra való támaszkodás, ami növeli a gyártási költségeket; harmadszor, bonyolult -formájú alkatrészek kialakításának nehézsége, amelyek hajlamosak a hibákra; Negyedszer, a formák és az alakítási folyamatok nem megfelelő együttműködésen alapuló optimalizálása, ami befolyásolja a könnyű súlyozási hatásokat és a hatékonyságot.

 

2. Megoldási utak

A fenti problémák megoldásához négy szempontból kell áttörést elérni: először is fejlett tervezési és gyártási technológiák kifejlesztése a formaszerkezet és a hűtőrendszerek optimalizálása érdekében; másodszor, növelje a nagy teljesítményű{0}}formaanyagok kutatását és fejlesztését az import helyettesítése és a költségek csökkentése érdekében; harmadszor, hozzanak létre megfelelő modelleket a formák, anyagok és eljárások számára, hogy javítsák az összetett alkatrészek alakításának minőségét; Negyedszer, erősítse meg az ipari-egyetemi-kutatási együttműködést testreszabott megoldások kidolgozása és a technológiai bevezetés felgyorsítása érdekében.

 

V. LFT hőre lágyuló kompozit anyagú formák fejlesztési irányai az autóipari könnyűsúlyozásban

A jövőben az LFT formák öt fő trendet mutatnak be:

Az elsőintelligens frissítés, amely érzékelő- és vezérlőrendszereket integrál a valós{0}}paraméterszabályozás érdekében.

Második,A modularitás és a szabályozhatóság hangsúlyos az univerzalitás fokozása és a bemeneti költségek csökkentése érdekében.

Harmadik,integrálható olyan új folyamatokkal, mint például a 3D nyomtatás és az LFT{1}}D, hogy kibővítse az alkalmazási forgatókönyveket.

Negyedik,zöld fejlesztés, környezetbarát anyagok és eljárások felhasználása, valamint az újrahasznosítás elősegítése.

Az ötödikcélja a belföldi helyettesítés felgyorsítása, a külföldi monopóliumok felszámolása és a könnyű súlyozás költségeinek csökkentése.