"Slimbing" Специальная тема | Три прорыва и четыре «ловушки» в автомобильной легкой связи

«Легкий» уже давно стал систематической революцией, которая проходит через материалы, процессы и конструкции. Для предприятий предприятия - не только стратегия выживания, но и зеленый ответ для отрасли, чтобы реагировать на двойные углеродные цели.

В автомобильном поле кусок стальной пластины может быть заменен пластиком, чтобы уменьшить вес на 30%, но он все еще может выдерживать экстремальные температуры и воздействия. Оказалось, что легкий вес является ключевой стратегией для повышения эффективности использования топлива; В упаковочной индустрии оптимизация толщины пленки 0,1 мм может сэкономить 10 000 тонн сырья; В электронных приборах теплопроводящие пластмассы могут достичь аналогичных результатов рассеяния тепла с 1/5 веса алюминия ... «Потеря веса и похудения» больше не является просто предложением для человеческого тела, но и эволюционным направлением материаловедения.

Тем не менее, легкий вес не является простой вычитанием. Это требует балансировки силы и веса, стоимости и производительности, традиционных процессов и инновационных материалов - так же, как здоровая потеря веса требует сочетания научной диеты и физических упражнений.

Исследования показали, что на каждые 5% снижение веса транспортного средства можно повысить эффективность использования топлива на 2%. Как правило, замена металлических деталей пластиковыми частями может снизить вес на 50%. Если вы являетесь автопроизводителем или пластиковым процессором литья, вы рассматриваете вопрос о преобразовании металлических деталей в пластиковые детали, чтобы уменьшить вес деталей? Это может потребовать, чтобы вы оспаривали статус -кво. В этой статье будет рассмотрено, как определить и достичь легких целей, определить три автомобильные детали, которые подходят для замены усовершенствованными полимерными решениями, и поделиться четырьмя «подводными камнями», чтобы избежать во время легкого веса.

Чтобы перейти от металла к пластику, чтобы уменьшить вес автомобильных деталей, важно определить ваши цели, задавая следующие вопросы:

1. Какие факторы производительности приводят к вашему предпочтению алюминия или стали в дизайне аксессуаров? Если рассеивание тепла является основным водителем, то теплопроводящие полимеры могут быть хорошей альтернативой. Если это связано с требованиями жесткости или прочности, то рассмотрите возможность использования термопластичной технологии длинно волоконной. Эти материалы и технологии являются хорошей заменой металлических материалов с точки зрения вышеуказанных факторов.

2. Слушаны ли текущие металлические автомобильные детали, такие как проблемы с производительностью, такие как коррозия? Пластмассы по своей природе устойчивы к коррозии, что устраняет опасения по поводу ржавчины и других форм окисления, которые могут повредить части металла.

3. Требуют ли автомобильные детали дорогие или трудоемкие процессы отделки? Инъекционные формованные полимеры могут упростить ступени сборки и устранить вторичные процессы отделки, такие как защитные покрытия и живопись, тем самым повышая эффективность производства.

Инженерные пластмассы и специальные композиты становятся все более популярными в автомобильной промышленности из-за их способности достигать металлических свойств посредством литья под давлением и обеспечивают гибкость проектирования. Сочетание пластмасс и автомобилей создает огромные возможности для производителей и автомобильных запчастей для производства превосходных продуктов, которые поддерживают цели по устойчивому развитию, достигают устремления дизайна и, что наиболее важно, обеспечивают оптимальную производительность.

Конечно, также важно отметить, что не все металлические автомобильные детали подходят для преобразования в пластиковые детали. Существует три типа автомобильных деталей, которые очень подходят для пластиковых решений.

1. Части, которые требуют высокой прочности, высокой жесткости, сопротивления воздействия или экстремальной температурной сопротивления:

Исторически опасения по поводу пластмасс были сосредоточены на их структурной целостности и способности не таять, деформация или трещины при изменениях температуры. Тем не менее, технологии с длинным волокном (LFT) решают эти проблемы и заполняют разрыв между составами с коротким волокном и чрезмерными материалами. LFT может поддерживать прочность и жесткость в широком диапазоне температур и демонстрирует лучшее воздействие и устойчивость к усталости, чем варианты с коротким волокном.

Усовершенствованная полимерная технология, лежащая в основе термопластов длинных волокна В частности, LFT демонстрируют превосходную воздействие даже при высоких уровнях жесткости, и эти материалы имеют низкий ползучий по сравнению с армированными короткими материалами. Они также имеют в 100 раз превышают устойчивость к усталости полимеров с коротким волокном, что обеспечивает высокую механическую устойчивость к высоким нагрузкам. Составы LFT, как правило, превосходят составы с коротким волокном примерно на 70% в воздействии, используя те же материалы подкрепления и матрицы, а также более высокая жесткость.

Термопластики с длинным волокном по-прежнему предлагают такое же удобство литья под давлением, что и полимеры с коротким волокном, но длина и тип волокна (стекло, углерод и т. Д.)-ключевые факторы прочности, жесткости и долговечности пластика. Кроме того, длинные волокна образуют «3D -сеть» в пределах формованной детали. Эта сеть поддерживает деталь, даже когда полимер начинает смягчать (ползучесть), означает, что LFT являются отличной альтернативой металлическим компонентам в сильно напряженных частях транспортных средств, подверженных экстремальным температурам или давлениям.

2. Термически проводящие компоненты:

Традиционно, присущие изоляционные свойства термопластов ограничивали их использование в приложениях рассеивания тепла. Тем не менее, достижения в инженерных термопластах теперь позволяют им эффективно рассеивать тепло, с аналогичной эффективностью металлов, но с долю веса. В результате термически проводящие пластики предлагают исключительное соотношение производительности к весу, что делает их отличным выбором для таких приложений, как автомобильное освещение и электронные системы.

Используя термически проводящие полимеры, теплопроводность может достигать 20 Вт на метр на кельвин (w/m · k). Это в 50-100 раз выше, чем стандартные термопластики и 1/5 литого алюминия. При типичной плотности 1,65-1,75 г/см3 эти специальные пластмассы на 30-40% ниже, чем алюминий, обеспечивая высокоэффективную, но более легкую альтернативу.

Исключительное соотношение производительности и веса, в сочетании с удобством литья под давлением, уменьшенными небольшими этапами обработки и полной свободой проектирования, теплопроводящие полимеры могут расширить возможности автомобильных инженеров во многих приложениях, причем внешнее освещение является одним из примеров. Фара и задний фонарь сборы генерируют много тепла, что может вызвать напряжение и усталость для компонентов с течением времени и даже сокращать срок службы лампы. Термически проводящие пластики помогают рассеять тепло, продлевая срок службы лампы, обеспечивая при этом дополнительные проектные и производственные преимущества.

По многим тем же причинам теплопроводящие пластмассы также очень полезны в электронных компонентах, системах управления жидкостью и многим другим чувствительным к температуре применений.

3. Электрически проводящие компоненты:

В современных транспортных средствах управление электростатическим разрядом (ESD) или другими статическими зарядами, такими как электромагнитные помехи (EMI), имеет решающее значение. Проводящие и статические диссипативные материалы могут обеспечить необходимую защиту без веса и конструктивных ограничений традиционных металлических компонентов.

Управление двигателем, электроника, информационно -развлекательные системы, активные системы безопасности и другие электронные системы являются стандартными в современных транспортных средствах. Чтобы гарантировать, что эти системы работают должным образом, электромагнитные помехи (EMI) должны управляться путем защиты источника излучения или чувствительных компонентов. Специальные полимеры могут выполнять сопоставимые с традиционными металлическими компонентами и облегчить производство деталей следующего поколения.

В то время как переход от металла на пластик очень привлекателен для автопроизводителей, стремящихся к достижению целей эффективности использования автомобилей, не забудьте избежать четырех ловушек при его реализации:

1. Не стесняйтесь слишком долго при выборе материала: поговорите со своим поставщиком полимера на ранних этапах процесса проектирования, чтобы прояснить конкретные необходимые свойства материала. Знающие поставщики также могут продемонстрировать материальные возможности, которые автопроизводители могут не учитывать, будь то новая формулировка, добавки или наполнители.

2. Подумайте, а не только вес: не упускайте возможности для улучшения функции или производства - используйте неотъемлемая свобода пластмасса для решения проблем, выходящих за рамки простого веса.

3. Устранение подходов All-or-Nothing: это правда, что ключевые компоненты могут потребовать металла для достижения определенных характеристик, но это не означает, что пластмассы вообще не имеют места. Гибридные пластиковые/металлические конструкции могут иметь наилучшие из обоих миров - снижение веса и прочности конструкции, а также вставить литьевую литью (см. Рисунок ниже) - это процесс, который позволяет формировать пластик и металл вместе и стоит изучать.

4. Прекратите думать «один на один». Полимеры формируются по -разному, и их неотъемлемые свойства могут быть оптимизированы с использованием лучших методов проектирования.

Избегание этих легких ошибок поможет производителям автомобильных компонентов повысить эффективность производства, повысить функциональные свойства деталей и воспользоваться гибридными пластиковыми/металлическими конструкциями.