輕巧 高效 價(jià)格合理 汽車組件的外形

輕量化技術(shù)長期以來一直是，而且肯定會繼續(xù)是汽車、航空航天工程、造船和許多其他行業(yè)的支柱。更輕的材料和組件也有助于減少導(dǎo)致氣候變化的排放。但較輕的選擇更貴，而且相對高昂的成本阻礙了它們的采用。由于一個(gè)由汽車制造商、供應(yīng)商和研究機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)盟的努力，這種情況即將改變。稱為聯(lián)盟和協(xié)調(diào)由戴姆勒和弗勞恩霍夫研究所結(jié)構(gòu)耐久性和系統(tǒng)可靠性磅力,這個(gè)項(xiàng)目也為設(shè)計(jì)師一些好消息:事實(shí)證明,完全有可能構(gòu)建組件輕33%的額外的成本每kilogram-saved不到3歐元。

如果我們想應(yīng)對氣候變化，我們就必須遏制汽車的有害排放。一種方法是制造更輕的汽車。汽車制造商在這條路上走得很慢，因?yàn)檩p型部件價(jià)格昂貴。對于經(jīng)濟(jì)型汽車來說，它們實(shí)在太貴了。如果輕量化設(shè)計(jì)成為主流，并成為安裝部件的主要組成部分，工程師們將不得不設(shè)法降低價(jià)格。

二氧化碳排放量減少了25%

這正是眾多參與歐盟負(fù)擔(dān)得起的輕型汽車聯(lián)盟項(xiàng)目或短期聯(lián)盟的合作伙伴所要做的。他們發(fā)掘了節(jié)約的潛力，開發(fā)了技術(shù)以抓住最有希望的機(jī)會。六個(gè)主要的汽車制造商，六個(gè)零部件和材料供應(yīng)商，以及各種研究機(jī)構(gòu)參與了這個(gè)由戴姆勒和位于達(dá)姆施塔特的弗勞恩霍夫結(jié)構(gòu)耐久性和系統(tǒng)可靠性LBF研究所協(xié)調(diào)的項(xiàng)目。弗勞恩霍夫LBF的知識管理主管Thilo Bein教授說:“我們共同努力，證明了低成本的輕量級設(shè)計(jì)是可行的?！弊鳛橹付ǖ捻?xiàng)目秘書，他負(fù)責(zé)聯(lián)系合作伙伴，跟蹤結(jié)果，組織會議等。“我們成功地將單個(gè)部件的重量降低了30%以上，從而將它們在二氧化碳排放中所占的比例降低了25%——每個(gè)部件的成本平均只增加了2.67歐元/公斤——這對汽車制造商來說是可以接受的。”該項(xiàng)目的倡導(dǎo)者發(fā)現(xiàn)，如果從一開始就考慮二氧化碳和能源平衡，成本甚至可以更低。

設(shè)計(jì)第一，連接最后

弗勞恩霍夫LBF的科學(xué)家們所做的不僅僅是幫助協(xié)調(diào)這個(gè)項(xiàng)目。他們還將自己的研究技能運(yùn)用到零部件的設(shè)計(jì)中。工程師必須從下至上地優(yōu)化汽車零部件的所有新材料。他們微調(diào)這些部件的重量、壁厚和自然頻率，這些對控制噪音非常重要。為此，常采用有限元法。以擋泥板為例。它的設(shè)計(jì)者將首先創(chuàng)建一個(gè)虛擬模型，然后將其劃分成許多小單元來計(jì)算和優(yōu)化這部分的物理行為。這些模型的缺點(diǎn)是它們非常復(fù)雜?！斑@就是為什么我們在弗勞恩霍夫LBF開發(fā)了一個(gè)參數(shù)化模型，極大地簡化了這個(gè)過程，”Bein說。這些專家簡化了模型，降低了模型的復(fù)雜性，同時(shí)保留了重量、固有頻率或壁厚等參數(shù)。這個(gè)簡單的模型用于優(yōu)化參數(shù)，然后這些參數(shù)又回到原來的有限元模型中?！斑@種多參數(shù)優(yōu)化可以在早期的概念階段和后期的詳細(xì)設(shè)計(jì)中使用，”Bein說。研究人員在一個(gè)歐寶前端組件的虛擬演示模塊上測試了他們的方法，發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)很大的幫助:它使組件的設(shè)計(jì)具有更少的迭代步驟，并提供了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)參數(shù)的更好方法。

加入方法也在聯(lián)盟計(jì)劃的議程上。它們將以安全可靠的方式連接輕量級組件。開發(fā)工作確定了14種不同的合適的連接過程。當(dāng)需要測試結(jié)構(gòu)耐久性時(shí)，弗勞恩霍夫的專家們拿出了他們的專業(yè)知識。他們的任務(wù)是研究將鉚釘與粘接劑結(jié)合在一起的混合連接過程，他們讓類似部件的樣品經(jīng)受各種循環(huán)載荷，以確定接頭的耐磨性。弗勞恩霍夫LBF的研究人員還測試了一個(gè)塑料豐田車底的結(jié)構(gòu)耐久性。兩項(xiàng)測試的結(jié)果都很好。

這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)結(jié)束了，但該財(cái)團(tuán)決定將其研究擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，因此后續(xù)項(xiàng)目正在籌備中?！斑@些成果將在未來幾年流入產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，”貝因信心十足地表示。