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全复合材料电动汽车轮毂开发最新进展

发表于: 2021-03-29作者:王巨光(编译)点击:103

    由英国多个合作方共同参与的ACRIM II项目正在开发一种应用在电动车上的低成本、轻量化的复合材料车轮。

    据报道,该项目的财团合作伙伴包括Carbon ThreeSixty(希普纳姆,英国)、Far-UK(诺丁汉,英国)、Composite Integration(康沃尔,英国)、CNC Robotics(利物浦,英国)和Bitrez Ltd.(斯坦德,英国),目前ACRIM-Wheel项目已成功完成产品的开发工作,据说该产品是世界上第一种在商业上可行的、低成本、轻便、适合小众市场和电动汽车配装的全复合材料车轮,现在项目已进入第二阶段,这个阶段的工作主要是对上述构想的验证和进一步的研究、开发以及确认该设计与全球同类产品相比大幅降低成本的可行性。

    接下来会有包覆成型的RTM轮毂用于鉴定试验,三套整车的轮毂将在以轻量化设计为目标的Gordon Murray Design’s(英国吉尔福德)公司设计的多功能自动驾驶模型的车辆上进行MOTIV测试。

    据合作成员透露,正在进行的工作将使小批量的小众汽车制造商能够更广泛地获得关键的轻量化技术。项目组在前期的工作取得了很多重要发现,其中一个亮点是,ACRIM的模块化概念在轻型全复合材料车轮的造型和结构设计方面提供了无与伦比的灵活性,这种组模化原理在设计上的应用可以将通常15英寸轮毂的重量减少50%,这将使汽油或柴油车在更换该轮毂后可节省5%的燃料或减少5%的碳排放。

    传统两片式复合材料车轮一般是由金属轮辐通过螺栓和复合材料的轮辋装配在一起的,这种工艺已经非常成熟,出现质量问题的风险很低。而应用本项目的ACRIM模块化概念能够通过全新的工艺制造出包覆成型的全复合车轮。

实验表明,将SMC包覆成型的轮辐与长纤维的RTM轮辋组合的工艺,可以缩短生产路线并具有大批量规模化生产的潜力。ACRIM模块化平台还可以为OEM产品提供个性化定制方案。

    过去阶段的工作目标主要是通过采用多流连铸的方法来降低产品的制造成本和缩短制造周期。途径包括使用模内脱模剂处理三组份环氧树脂系统,通过增强对注射前树脂的预处理(计量、混合、预热和脱气)的控制和监控,来提供可重复且更高质量层压的活塞泵技术以及模具压力闭环控制系统来提高产量。

    小批量生产还旨在验证在修剪和钻加工复合材料工件上全面使用机器人的可行性,确认机器人的参与在二次加工的可重复性、加工精度上是否高于传统工艺和工具,为减少对熟练工人的依赖创造机会。

    合作成员称,该产品及工艺也在不断发展、改善。包括通过自动分析工艺性,尤其是液态原料在模具型腔内的流动,来优化零件设计,以达到产品的最小化重量同时降低制造成本。它还计划证明用于制造高可靠性结构件的新型包覆成型工艺的制造稳健性(鲁棒性)。

    “全球首款用于电动和利基汽车的全复合材料车轮已经向前迈进了一大步,我们可以自信地说,与市场上的任何产品相比,它都具有巨大的成本优势。它也可以大批量进行生产,给OEM产品提供了极大的柔性空间。这的确是车轮设计和制造领域的一个重大飞跃,”首席项目合作伙伴、Carbon ThreeSixty的董事总经理Edward Allnutt对记者说。

    该项目合作方认为,以前被视为只能在速度竞赛和高性能领域应用的轻型碳纤维轮毂,现在正在被电动和小众汽车以及OEM制造商所关注并研究,以期籍此进一步降低车辆的燃油消耗和排放,提高续航里程并增加有效载荷。(摘自《Composites in Manufacturing》,王巨光编译)

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