2019-03-02 00:12:02
加入碳纤维增强塑料和金属的智能解决方案

轻型车辆的工程要求制造商将功能性金属部件与轻质,高度耐用的碳纤维增强塑料相结合。弗劳恩霍夫研究人员开发了各种加入这些不同材料的解决方案 - 并将于2019年4月1日至5日在汉诺威展览中展示他们的技术,使用电动踏板车演示器(17号展厅,C24展位)。

无论是公共汽车,汽车,踏板车还是自行车,电动汽车似乎都能确保未来的发展。然而,目前最大的障碍之一是如何增加车辆范围 - 这将取决于使车辆尽可能轻的挑战。车辆或运输车越轻,储能持续的时间越长。在这一领域,碳纤维增强塑料(简称CFRP)是首选材料 - 与钢一样坚固,重量轻8倍,甚至比铝轻3倍。一般的做法是使用CFRP制造单个部件,例如车架,然后使用螺钉或粘合剂将它们连接到带有功能的金属部件上。换句话说,可以使用CFRP制造连接长区域和传递负载的组件,而例如为转向机构的功能组件和连接点保留金属。

重量减轻高达50%

现在,位于奥格斯堡技术中心的Fraunhofer铸造,复合材料和加工技术研究机构IGCV的研究人员已经提出了各种创新的新技术,将常规铸造组件与CFRP制成。除了彻底建立的铸造技术之外,现代制造技术(如增材制造和3D打印)还有很多潜力。 “我们将各种新的连接技术结合在电动踏板车演示器中。目标是尽可能减少机械连接点的数量并简化连接过程,”Dr.-Ing说。 DanielGünther是Fraunhofer IGCV项目负责人。 “将金属和CFRP组件结合起来有很大的潜力,根据零件的不同,潜在的重量可以节省高达50%。”

夹紧技术加入后轮支撑

电动滑板车的后轮支撑包含许多与其功能不可分割的部件,因此,它由金属制成。为了使其尽可能轻量化,研究团队使用高度耐用的钢材生产零件,优化了拓扑结构,因此材料仅限于支持功能所需的位置。

为了生产零件,研究人员采用了一种增材制造技术,该技术使用激光束从金属粉末中形成组件。后轮支架通过螺钉系统连接到CFRP踏板 - 便于拆卸和拆卸以进行维护。

粘合剂混合转向头

踏板车的转向头是一个混合部件,铝制底座框架连接到后面的踏板和前面的车把。踏板车的这一部分充满了与其功能不可分割的部分,并且有一个显着的扩展桥接 - 之间。使用CFRP零件可确保必要的刚性。使用粘合剂将两种不同的材料连接在一起。 “就基准载荷而言,我们假设一个人用踏板车进行重达一百公斤的跳跃。为了使用纯铝铸件支撑这种载荷,你需要大量的材料以确保足够的刚度,”半滑舌鳎。为了制造零件,Günther和他的团队首先分析了可用的安装空间。根据经验,使用的空间越大,部件的横截面越大 - 其刚性越好。然而,材料必须保持尽可能薄,以确保部件不会变得过重。解决方案是将CFRP与铸造金属结合使用。作为进一步的步骤,研究人员计算了组件各个点的负载。接头已精确定位在负载最小的点上。由于CFRP部件的成型,保证了刚性。

'Fork'系统:未来的连接技术

CFRP的承载能力和耐久性来自其中包含的纤维。这里,主要挑战在于传递作用在部件上的力,使其被这些相同的纤维吸收。最重要的是,工程师需要确保任何金属部件尽可能牢固地连接到CFRP部件上,没有任何间隙或空腔。作为回应,研究人员开发了一种全新的连接技术 - 最好通过查看所涉及的组件来解释。在电子踏板车的例子中,您有一个连接到车把的圆柱形件,一种使用增材制造技术制造的钢制部件。组件的底部有一个板,作为基座,从其表面伸出小针。然后研究人员将这块底板与CFRP组件的预浸料覆盖,CFRP组件由涂有合成树脂的纤维制成。之后,他们施加真空并升高温度。树脂包围碳纤维,向下流动并用金属板封闭间隙,硬化以形成粘合剂粘合。这里,不仅树脂粘在板上,突出的销也被纤维包住并固定就位。这使组件互锁并提供牢固的粘合 - 无需螺钉或其他粘合剂。 “技术快速,适合行业,可以轻松扩展到大规模生产,”Günther说。

弗劳恩霍夫研究人员将于2019年4月1日至5日在汉诺威工业博览会(17号展厅,C24展位)展示本文所述的电动滑板车和连接技术。对于任何感兴趣的人,将有机会进行试驾,并了解有关各个组件的设计和制造的更多信息。

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