La pertinence de Carbon Fibre Reinforced Plastic comme matériau pour la fabrication de corps de voiture sur une échelle de masse.

Plus 27, 2016 Admin Autos 0 16
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L'industrie automobile est confrontée à un problème d'une importance cruciale que le résultat direct des besoins croissants de ses clients en termes de sécurité et de performance. Actuellement, les petites voitures ont aussi modeste, par exemple, la direction assistée et la climatisation en standard. Il convient également de noter que les clients paient actuellement une attention particulière aux dispositifs de sécurité du véhicule, comme les airbags et la protection d'impact latéral qui ajoutent des avantages supplémentaires en termes de poids du véhicule.

Étant donné les progrès récents dans le temps de traitement utilisés pour la fabrication de produits avec CFRP, il est maintenant possible de fabriquer des corps sur une échelle de masse en utilisant ce matériau, puis exploiter la force de poids fournit?




Cet article fournit une étude exhaustive des sujets de recherche couvrant tels que les propriétés des matériaux, les coûts et les considérations environnementales, le processus de production et les développements futurs de matières, qui sont tous utilisés pour tirer une conclusion; est possible, maintenant ou dans l'avenir, pour la fabrication de carrosseries d'automobiles sur une échelle de masse utilisant CFRP

La nécessité pour les véhicules légers

Bien qu'il n'y ait apparemment beaucoup de débats parmi les experts sur la crise du réchauffement climatique, il semble y avoir une acceptation commune qu'il ya une nécessité de changer les habitudes des émissions de plomb dans le monde humain. La loi sur le changement climatique (Department for Environment Food and Rural Affairs, 2007), qui est devenu la loi du 26 Novembre 2008 prévoit preuve de l'engagement du gouvernement britannique à changer.

Est appliqué à la voiture du véhicule produit de plus en plus pression pour réduire les émissions de CO2 des véhicules qu'ils produisent. Le Parlement européen (2005) a adopté une résolution en faveur de la nécessité d'un véhicule obligatoire des normes d'émissions de C02. Depuis l'approbation de cette résolution est une réponse de la Fédération européenne pour le transport et l'environnement (2006) a documenté l'absence de succès dans la réalisation des objectifs volontaires. La Commission européenne (2007) se efforce de limiter les émissions de CO2 des véhicules juridiquement contraignants.

Selon le US Transportation Research Board (Hailing, 2007), la relation entre la consommation de carburant (et donc les émissions de CO2 des véhicules) et le poids du véhicule est maintenant linéaire. Donc, si l'on suppose que le producteur de réduire le poids d'un véhicule de 10%, une réduction correspondante de la consommation de carburant de 10% se produit. '

Dans cet esprit, il devient clair que CFRP, en fonction de son seul avantage de poids, prévoit la possibilité d'approfondir comme une alternative aux matériaux traditionnels utilisés dans les structures de carrosserie pour véhicules; Les tests mécaniques ont montré (Turner, Harper, Guerrier, et Rudd, 2008) »qui la fibre de carbone solutions composites peuvent fournir de 40 à 50 pour cent poids économiser pour une flexion équivalent force de acier de panneaux ".

Les exigences relatives à la production de masse de carrosseries de véhicules avec des produits en fibre de carbone doivent inclure l'existence d'un marché suffisamment important pour justifier des investissements importants. Développement de la chaîne de production/processus qui permet la division du travail, qui peut alors effectuer les étapes du processus simple, court et répétitif; et de concevoir un produit qui rend l'utilisation de composants standardisés absolue.

Revue de la recherche précédente

Il existe une littérature limitée fiables concernant l'utilisation de CFRP comme matériau prédominant dans les carrosseries. Cependant CFRP est maintenant le matériau idéal pour les véhicules de performance plus exotique, haut de gamme après la descente de la série de courses de prototype - une formule. Dans un entretien avec le président de l'équipe John Howett Toyota (Formula1.com, 2007) explique ... «Nous utilisons tellement carbone en Formule Un, parce que ce est léger, solide, est extrêmement rigide et ajoute à la sécurité du conducteur,"

La transition des structures du CFRP de la carrosserie de la Formule Un dans les véhicules automobiles exotiques, rares, chers et niche dans les voitures abordables production de masse est primordiale dans cet article. La recherche a montré que la transition de la Formule 1 dans les voitures exotiques est une réalité; il ya cependant aucune preuve que les constructeurs automobiles utilisent CFRP pour produire des structures de corps entier sur une échelle de masse.

BMW Group crée une société commune avec le groupe SGL

Une BMW Communiqué de presse (2009) de détails ... »Le groupe BMW et le groupe SGL ont convenu de créer une joint-venture pour la production de fibres de carbone et textiles produits semi-finis (CFRP) pour une utilisation dans la construction de véhicules. Le volume total de l'investissement est de 90 € euros dans la première phase de développement ».

La joint-venture est exploité par deux sociétés, la première base en Allemagne (Fibres SGL Automotive GmbH & Co KG), et la seconde basée en Amérique du Nord (SGL Carbon Fibers Automobile de LLC).

Le communiqué de presse poursuit en détail que le but principal de la société est ... «En acquérant les technologies futures pionniers et des matières premières dont nous avons besoin pour notre Megacity Vehicle à des conditions compétitives.

Robert Koehler, directeur général de SGL Group, a déclaré: "Cette joint-venture avec le Groupe BMW est une étape importante pour l'utilisation de fibres de carbone à l'échelle industrielle dans l'industrie automobile, pour la première fois, des fibres de carbone prennent un rôle important. dans la production de véhicules. Cela confirme notre stratégie et montre que la technologie de la fibre de carbone est de plus en plus important dans le processus de réapprovisionnement matériau plus léger. Ce matériau aidera à réduire les émissions de CO2 et d'économiser nos ressources naturelles. "

BMW Megacity Vehicle

Le Megacity Vehicle, aurait lancé une sous-marque de BMW avec CFRP qui forment une partie importante des matériaux de construction. La joint-venture entre SGL Group et le Groupe BMW sont calims qu'il est possible pour la première fois, d'utiliser CFRP sur une grande échelle dans un véhicule de série à un coût compétitif.

Dans la production composites avancés il ya un certain nombre de différentes méthodes d'automatisation, qui utilisés pour éviter le temps et la nature coûteuse de manuel lay-up. Pour faire de vrais leurs demandes, BMW Embrase probablement l'un si ce ne est beaucoup de ces méthodes, même si ce est de rester discret sur les détails exacts.

Une bande automatisé de pose (ATL) de la machine équipée d'un système de commande numérique (CNC) informatisés inserts en matériau de fibres de carbone (préimprégné) Pré-imprégné sur un outil. Systèmes de placement de fibres (FPS) ont également équipés de systèmes CNC placer câbles pré-imprégnées de fibres continues de carbone sur un mandrin pour construire des pièces. Technologie de bobinage filamentaire est une autre méthode plus répandue aujourd'hui. Un autre candidat probable est le moulage par compression du produit en feuille

Considérations environnementales

Une considération importante dans le CFRP de l'industrie environnementale, qui concerne les déchets pendant la construction, et aussi le meilleur moyen de re-utiliser le matériel à la fin de sa vie utile. Ces considérations sont particulièrement poignante à la lumière des nouvelles réglementations environnementales. Roberts (2006) Estimation ", plus de 1800 tonnes (4 millions de livres) de fibre de carbone sont produites aux Etats-Unis chaque année; L'Europe est inférieure à environ 900 tonnes (£ 2,000,000), mais tout de même ce est encore important. Une nouvelle technologie en cours de développement peut se avérer pour résoudre ce problème; composites à base thermo-set fibre de carbone sont convertis à couper fibres recyclées. Ce processus conserve presque 100% des matériaux de module et 93% de sa résistance.

Alors, est-il possible?

Davies (2007) suggère que le choix des matériaux utilisés dans les structures de l'organisme, pour la production de masse est de nature conservatrice. Davies continue à théoriser que ... 'circonstances exceptionnelles seront nécessaires pour apporter un changement significatif.

L'économie est une considération primordiale dans tous les systèmes de production de masse, et est communément admis que l'acier est encore le principal matériau de choix dans les structures de la carrosserie de la voiture de la production de masse. Davis (2007) estime que les changements importants dans la stratégie de production ou de coût des matières premières sont nécessaires pour influer sur un changement réel de cette préférence. Il a donné à entendre que ... »Si vous ne parvenez pas à reprise économique, même composite fibre de carbone sera difficile de trouver une application plus large».

L'auteur, après avoir examiné ses premières recherches, croit qu'il ya suffisamment de preuves pour soutenir l'idée que véhicule structures du corps en fibre de carbone produit en volumes de la technique de masse va devenir une réalité dans la prochaine décennie. Toutefois, à ce stade, l'auteur estime que de nouvelles preuves empiriques sont nécessaires pour étayer cette déclaration et il est encore ouvert à la possibilité d'un «esprit changé» ainsi.

Bien que cependant, les structures du CFRP de carrosserie peuvent être produites avec succès dans des volumes de masse (qui, pour les fins du présent article sont considérées comme les volumes de plus de 50 000 unités), la question demeure de savoir si l'industrie automobile ou non va changer radicalement et commencer à produire «tous les jours, les véhicules fabriqués en série normale de l'utilisation de ce matériau.

L'auteur estime qu'il ya un certain nombre de grands facteurs influents qui entourent cette question. Le premier d'entre eux sont VHU (véhicules hors assurance-vie). Dans le Royaume-Uni (Agence de l'environnement, 2009) règlements ont été publiés en 2003 et 2005 grâce à la directive VHU et à travers le permis environnementaux (EP) Règlement 2007. Le règlement 2003 sont principalement avec l'usage limité de substances dangereuses, les règlements 2005 couvrant le recyclage. Les règlements émis en 2007 sont utilisés pour étendre les exigences de traitement pour couvrir la plupart des véhicules. Il est donc essentiel que l'infrastructure de recyclage appropriée existe avant l'utilisation de structures en PRFC dans le véhicule sur une base de masse.

Disponibilité du carburant et le type, qui est liée à la réduction des émissions et de la législation est considérée comme un autre principaux facteurs influents qui peuvent influencer une masse de déplacement carrosseries produites à base de fibre de carbone.

Influences secondaires tels que les véhicules techniques de sécurité peuvent devenir un facteur encore plus important, historiquement, les tests et la législation de sécurité devient plus strictes au fil du temps.

Le coût des matériaux est toujours considéré comme le plus grand facteur qui interdit. Cependant, avec les progrès de la technologie précurseur, les coûts des matériaux, peuvent être appelés à baisser de façon spectaculaire. La capacité à développer un corps en fibre de carbone moulage rapide un panneau en acier à panneaux est un autre défi technologique à relever. Par conséquent, on peut dire que les progrès de la technologie de production peuvent influencer positivement le choix des matériaux et de contribuer aux coûts de production nettement inférieurs.

En fin de compte tous les facteurs influents discutés doivent être résolus avec succès pour fabriquer des structures en fibre de carbone produites en masse de la carrosserie du véhicule une réalité. Nous attendons avec impatience de voir si BMW jusqu'à leur promesse de fournir un véhicule avec un corps complètement CFRP - I pour une seule espérance qu'ils font!

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