赫氏生產(chǎn)的一種高性能模塑材料通過某種理想的、零廢料的量產(chǎn)工藝,被用來制造碳纖維增強塑料傳動橫梁。
該汽車復(fù)合材料部件與鋁制部件相比,在性能和價格方面相當(dāng),但重量要輕30%-50%左右。
該傳動橫梁由赫氏與林茨大學(xué)聚合物產(chǎn)品工程研究院、恩格爾(Engel)以及Alpex公司共同開發(fā)。赫氏汽車銷售及市場主任Achim Fischereder指出:“這些部件與汽車底盤的一端相連,并支撐其傳動裝置。因此,材料必須具有強度和硬度,而且還有抗疲勞性。當(dāng)這些材料暴露在路面上時,它們還必須具備抵御石子的沖擊以及因水和鹽而引起的腐蝕。”
為滿足這些要求,合作伙伴們選擇了目前市場上性能最佳的HexMC-i 2000模塑材料來生產(chǎn)該部件。HexMC-i 2000的設(shè)計是專門為了解決片狀模塑料(SMCs)和預(yù)浸料在性能和價格方面的問題,而且其硬度比鋼高,而密度大約是鐵的五分之一。另外,其機械性能具有高度的連續(xù)性。
HexMC-i 2000由單向碳纖維預(yù)浸料長方形小碎片組成,小碎片無固定方向。其預(yù)浸料采用了赫氏M77快速固化環(huán)氧樹脂,通過預(yù)浸形成了2000gsm的片材。模塑材料可在兩分鐘內(nèi)固化,制成強度和硬度高的輕量化部件。
傳動橫梁的生產(chǎn)是通過將HexMC-i 2000材料的預(yù)成型件鋪放在Alpex公司制造的模具內(nèi),然后用恩格爾公司定制的v-duo壓機進行模壓。利用一次性加工工藝,條形部件、鋁插入件和其它的功能件都可以跟部件模壓成型在一起。與金屬版本的部件相比,可以減少計件工作,并降低成本。
關(guān)鍵的是,預(yù)成型件的邊角料可以填在材料的層與層之間,可為材料的關(guān)鍵區(qū)域提供額外的增強,這便意味著該工藝不會產(chǎn)生廢料。合作伙伴們還探索出了另外一種選項,即通過利用Carbon Conversions公司(赫氏已于2016年入股該公司)開發(fā)的技術(shù),將這些邊角料制成碳纖維氈預(yù)浸料。
采用林茨大學(xué)聚合物產(chǎn)品工程研究院開發(fā)的先進有限元方法模擬技術(shù),部件的設(shè)計被高度優(yōu)化,滿足了應(yīng)用所需的強度和抗疲勞性。
Achim最后說道:“赫氏期待與合作伙伴進一步挖掘HexMC-i 2000材料的優(yōu)勢??深A(yù)測的零廢料工藝證明了在大幅減重的同時,結(jié)構(gòu)件的性能和價格完全可與金屬結(jié)構(gòu)件相媲美。”