Innovatie van intelligente voertuigchassismaterialen

De lichtgewichtconcurrentie tussen nieuwe energievoertuigen heeft zich uitgebreid van interieur- en exterieuronderdelen van de carrosserie tot structurele kerncomponenten van chassisophangingen. De ophangingen zijn de kernonderdelen die de draag-, schokabsorptie- en handlingfuncties van het hele voertuig verzorgen, en spelen een beslissende rol in de rijprestaties.

 

JMJT VORM CHIAN,een high{0}} hightech onderneming gespecialiseerd in R&D van mallen voor composietmateriaal voor de automobielindustrie, heeft all-round innovaties bereikt op het gebied van matrijsstructuur, temperatuurregeling en vezelpositioneringssystemen. De oplossingen bieden een perfecte balans tussen ultra-hoge stijfheid, lichtgewicht ontwerp, slagvastheid en kostenbeheersing voor massaproductie, en leveren levensvatbare massaproductie-matrijsoplossingen- voor chassisophangingen van alle soorten nieuwe energievoertuigen.

 

Beperkingen van enkele-vezelophangingen voor voertuigfabrikanten met een volledig- bereik

 

· Met koolstofvezel versterkt polymeer (CFRP) ophangingen

Voordelen:Uitstekende specifieke sterkte en modulus. Ze verminderen het gewicht van stalen ophangingen met 50% tot 60%, waardoor de onafgeveerde massa drastisch wordt verminderd voor een snellere chassisrespons. Ze beschikken over een uitstekende weerstand tegen trillingsvermoeidheid op lange termijn en hebben een thermische uitzettingscoëfficiënt van vrijwel nul, waardoor ze stabiele afmetingen behouden bij hoge en lage temperaturen.

Nadelen:Koolstofvezelgrondstoffen kosten 5 tot 8 keer meer dan glasvezel, waardoor de aanschafkosten van componenten voor grootschalige voertuigtoepassingen stijgen. Het materiaal is bros en vatbaar voor integrale scheuren bij kleine botsingen, wat leidt tot hoge onderhoudskosten. Harde koolstofvezelfilamenten veroorzaken ernstige slijtage aan vormholtes; gewone mallen vertonen al na 300.000 opnames maatafwijkingen, wat resulteert in hoge onderhoudskosten tijdens massaproductie. Dergelijke ophangingen zijn alleen geschikt voor hoogwaardige voertuigen en kunnen niet algemeen worden toegepast in personenauto's op de massamarkt-.

 

· Ophangingen van glasvezelversterkt polymeer (GFRP).

 

Voordelen:De grondstoffenkosten zijn laag, ongeveer een-vijfde van koolstofvezel. Het materiaal heeft een uitstekende vloeibaarheid tijdens het vormen, veroorzaakt minimale slijtage aan de vormen en levert een uitstekende schokenergieabsorptie. Bij botsingen dissipeert de delaminatie van de vezels de impactkracht, waardoor een volledige structurele breuk wordt voorkomen. Het is ideaal voor de massaproductie van compacte elektrische voertuigen op batterijen en bedrijfsvoertuigen op nieuwe energie.

 

Nadelen: beperkte stijfheid en lichtgewichtpotentieel. GFRP-ophangingen wegen ruim 35% meer dan koolstofvezelophangingen met hetzelfde volume. Ze zijn gevoelig voor vervorming door buiging onder zware belasting of bij agressief rijden, en het loskomen van de vezels kan optreden na langdurige hobbelige reizen op de - termijn, waarbij niet wordt voldaan aan de chassisvereisten van high- voertuigen.

 

Tegen deze achtergrond,hybride koolstof-glasvezelophangingenzijn naar voren gekomen als de optimale industriële oplossing. Koolstofvezels worden op de belangrijkste spanningsribben en busverbindingspunten van de ophanging gelegd om stevige ondersteuning en maximale gewichtsvermindering te bieden, terwijl glasvezels het hoofdlichaam van de ophanging vormen om de algehele schoksterkte te verbeteren en de grondstofkosten te verlagen. Koolstofvezel en glasvezel verschillen echter drastisch wat betreft dichtheid, krimpsnelheid, harsbevochtigbaarheid en lay-up-vloeigedrag. Conventionele universele mallen veroorzaken fatale defecten zoals delaminatie van vezels, gedeeltelijk materiaaltekort, kromtrekken van de mal en loslaten van de interface. Daarom zijn speciale vormmallen het knelpunt geworden dat de implementatie van materiaalinnovatie beperkt.

 

 

II.Kerntechnologieën voor speciale vormmallen voor hybride koolstof-glasvezelophangingen

 

JMJT Mold CHINA concentreerde zich op twee reguliere chassiscomponenten, namelijk draagarmen en composietbladveren, en heeft de volledige technische iteratie van hybride vezelmallen voltooid en alle technische uitdagingen tijdens het co-vormingsproces van koolstofvezel en glasvezel opgelost.

 

1. Gepartitioneerde, vooraf geïnstalleerde positioneringsinzetstukken

Verwijderbare positioneringssleuven van koolstofvezel zijn ingebed in de spanning-dragende zones van de holte van de ophangmatrijs, terwijl stations voor het plaatsen van glasvezelvoorvormen zijn gereserveerd in het hoofdholtegebied. Mechanische begrenzingsstructuren in de mal vergrendelen nauwkeurig de lay-upposities van de twee vezels, waardoor gemengde stroming en delaminatie van koolstofvezel en glasvezel tijdens het gieten worden geëlimineerd. De vezelspanningstrajecten onder stoot- en extrusiewerkomstandigheden van suspensies worden gesimuleerd. Voor vormpoorten worden gelaagde waaiervormige -vormige divergerende geleiders gebruikt om het verschil in vulstroomsnelheid tussen de twee vezels in evenwicht te brengen. Na het gieten wordt de uniformiteit van de vezelverdeling in de suspensies met 96% verhoogd, waardoor spanningsbreuken en defecten bij het bleken van het oppervlak volledig worden geëlimineerd, en de fluctuatie van de mechanische eigenschappen van componenten binnen ± 3% wordt gecontroleerd.

 

2. Onafhankelijk gezoneerd gesloten-lustemperatuurregelsysteem

De thermische uitzettingscoëfficiënten van koolstofvezel en glasvezel verschillen bijna 40%. De ophangingen hebben een speciale- vorm en zijn zeer gevoelig voor buiging en torsievervorming tijdens het afkoelen na het gieten, wat de assemblagenauwkeurigheid van de bussen rechtstreeks schaadt. De mal maakt gebruik van een onafhankelijk olie-circuit-gezoneerd temperatuurregelingsontwerp: twee aparte hete-oliecirculatiemodules zijn uitgerust voor respectievelijk koolstofvezelversterkte zones en glasvezelhoofdzones, waarbij het temperatuurverschil van de vormholte precies binnen ±0,5 graden wordt geregeld om te voldoen aan de verschillende uithardingstemperatuurvereisten van koolstofvezel en glasvezel. Het substraat voor de vormholte is 718H voor{9}}gehard staal, en nano-keramische slijtvaste-coatings zijn op wrijvingsgevoelige- spanningsgebieden gespoten. Dit compenseert niet alleen het verschil in koelkrimp tussen de twee vezels, maar vermindert ook aanzienlijk de slijtage van de vormholte veroorzaakt door harde koolstofvezels, waardoor een stabiele massaproductie van meer dan 1,2 miljoen stuks per set mallen mogelijk wordt.

 

3. Meer-traps vacuümontluchting en hogedruk-harsinjectiesysteem

Draagarmen en samengestelde bladveren hebben over het algemeen wanddiktes variërend van 8 mm tot 15 mm. Gestapelde hybride vezels vergroten de moeilijkheidsgraad van harsimpregnatie aanzienlijk, wat gemakkelijk leidt tot interne poriën en onthechting op het vezel-harsgrensvlak, wat resulteert in vermoeidheidsbreuken van chassiscomponenten. De matrijs is uitgerust met drie lagen ventilatiesleuven (hoofd-, secundair en micro), en volledig vacuüm-negatieve drukpompen wordt geïmplementeerd voordat de matrijs wordt vastgeklemd. Het injectiesysteem maakt gebruik van gemengde injectie in tegenstroom onder een hoge druk van 1–6 MPa, waardoor hars snel koolstof- en glasvezellagen kan binnendringen. De porositeit van gegoten onderdelen is minder dan 0,3% en de slagsterkte is met 45% verhoogd in vergelijking met onderdelen gemaakt via traditionele mallen, waardoor de pulserende vermoeidheidsveiligheidstest van het chassis met 300.000 cycli volledig wordt doorstaan.

 

Geïntegreerde vormstructuur met ingebedde metalen bussen

De montagepunten van de bussen aan beide uiteinden van de ophanging dienen als kernbelasting-draaggebieden. De matrijs is voorzien van ingebouwde-automatische positioneringsinzetstukken voor bussen, die het direct inbedden van metalen bussen mogelijk maken tijdens het leggen van vezelvoorvormen. De hybride koolstof-glasvezels worden in één stap onder druk-gegoten, waardoor na het vormen een naadloze verbinding ontstaat tussen de bussen en het composietsubstraat. Er zijn geen daaropvolgende pers-passing- of hechtprocessen vereist. De verwerkingstijd voor een enkel onderdeel wordt met 60% verminderd, waarbij maatfouten bij de montage worden beperkt tot minder dan of gelijk aan 0,02 mm, waardoor wordt voldaan aan de normen voor automatische assemblagelijnen van voertuig-OEM's.

 

 

III. Vorm-gedreven industriële samenwerking upstream en downstream

Als matrijzenfabrikant gaat Taizhou Huangyan Jiutai Mold Co., Ltd. verder dan alleen het leveren van gereedschap. Het heeft een one-servicesysteem opgezet dat betrekking heeft op "matching van materiaalformules – aangepaste matrijsontwikkeling – matrijsproefverificatie – overdracht van massaproductieprocessen".

 

Het bedrijf beschikt over een interne -proefwerkplaats voor composietmaterialen, uitgerust met tonnagevormpersen en hoge- spuitgietapparatuur. Het kan de volledige-procesbemonstering, mechanische prestatietests en dimensionale verificatie van hybride koolstof-glasvezelcomponenten voltooien, waardoor de ontwikkelingscycli voor nieuwe producten voor autofabrikanten met 30% worden verkort.

 

Het bedrijf heeft matrijstechnologieën ontwikkeld voor recycleerbare thermoplastische composieten om aan te sluiten bij de trend van een circulaire economie met een lage-koolstofuitstoot. Gevormde hybride koolstof-glasvezelonderdelen kunnen worden gerecycled en opnieuw vervaardigd onder hoge temperaturen, waardoor autofabrikanten hun CO2-piekwaarden en emissiereductiedoelstellingen voor koolstofneutraliteit kunnen bereiken.

 

Naarmate autochassis zich ontwikkelen in de richting van intelligentie en integratie, zullen glasvezel- en koolstofvezelophangingen bovendien geleidelijk sensorfuncties bevatten. Optische vezelsensoren, rekstrookjes en andere componenten kunnen worden ingebed tijdens het gieten van composiet om realtime gegevens zoals spanning en trillingen van de ophanging te monitoren, ter ondersteuning van intelligent rijden en actieve ophangingscontrole, en om de voertuigveiligheid en handlingprestaties verder te verbeteren.

 

 

Glasvezelophangingen zijn gericht op kostenvoordelen over de volledige-levensduur-cyclus, en voldoen aan de uitgebreide vraag van voertuigen op de massa-markt op het gebied van lichtgewicht ontwerp, betrouwbaarheid en kostenbeheersing. Koolstofvezelophangingen bieden ultieme prestatiesterkten, waardoor hoogwaardige en nieuwe energievoertuigen all- verbeteringen kunnen bereiken op het gebied van handling, rijbereik en rijcomfort. Met een gedifferentieerde marktpositionering bevorderen de twee soorten ophangingen gezamenlijk de transformatie van autochassismaterialen van conventioneel staal naar composieten.

 

In de toekomst zullen, met de voortdurende vooruitgang in materiaaltechnologieën en vormprocessen, glasvezelophangingen evolueren naar betere prestaties, koolstofvezelophangingen zullen doorbraken in de kostenbesparingen opleveren en zullen hybride composietmaterialen de optimale keuze worden voor voertuigen uit het middensegment. De drie materiaaloplossingen zullen samen een gediversifieerd landschap van autochassismaterialen vormen, waardoor op maat gemaakte oplossingen voor voertuigen van alle niveaus worden geleverd en de duurzame ontwikkeling van de auto-industrie in de richting van lichtgewicht, hoogwaardige en milieuvriendelijke productie wordt gestimuleerd.