Концепция модульного композитного столика для автомобиля будущего
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
4 ТЕМА НОМЕРА: КОМПОЗИТЫ И ПОЛИУРЕТАНЫ
Чрезвычайно легкий и тонкий складной столик
в салоне автомобиля, имеющий трехслойную
конструкцию с обшивками из поликарбонатного
углепластика, выдерживает нагрузку величиной
до 50 кгс (источник: Covestro)
Концепция модульного
композитного столика
для автомобиля будущего
В автомобиле будущего многое изменится. Новые формы мобильности, прежде всего
автономное вождение и каршеринг, превратят его салон в многофункциональное жилое
и рабочее пространство. В интерьере появятся новые функции и проявится тенденция
к индивидуализации и максимально эффективному и комфортному использованию пространства.
Чтобы сделать эту новую «среду обитания» функциональной, гибкой и привлекательной,
предпочтительным материалом является легкий и технологичный пластик. Термопластичные
композиты на основе непрерывных углеродных волокон «идут» еще дальше, предоставляя
возможность не только изготовить изделия более тонкими, жесткими и прочными,
но и обеспечить их высококачественный дизайн.
Ф. Дорин, Covestro AG (г. Леверкузен, Германия), Б. Тринквальтер, Dr. Schneider (г. Кронах-Нойс, Германия)
К. Вольфсбергер, П. Цвикльхубер, ENGEL Austria GmbH (г. Швертберг, Австрия)
П
ример ом шир оких воз- столик модульной конструкции, тика), ENGEL Austria (оборудо-
можностей, которые от- разработанный для автономных вание и технологии) и группой
крываются благодаря ис- транспортных средств тремя парт- компаний Dr. Schneider (поставка
пользованию в салоне автомо- нерами – специалистами в своих автомобилей и комплектующих
биля будущего термопластичных областях: Covestro (компоненты для них) (см. фото у заголовка ста-
углепластиков, может служить для термопластичного углеплас- тьи). Это был первый этап проекта,
2021 / № 2 www.polymerbranch.com
ТЕМА НОМЕРА: КОМПОЗИТЫ И ПОЛИУРЕТАНЫ 5
Справка № 1
Полимерные композиционные ма- особо легкие изделия и конструкции методы сборки пакета-заготовки из от-
териалы (ПКМ) марочной серии марки из них при заданных показателях дельных слоев препрегов и после-
Maezio изготавливаются на основе одно- прочности и жесткости. По сути дела, дующего формования. Количество
направленных углеродных лент и поли- переработчик, имея этот фактически слоев и расположение волокон в них
карбонатной матрицы (см. рисунок, а). готовый ПКМ с высоким качеством определяются величиной и направле-
Главные преимущества подобных пропитки связующим армирующего нием действующих на готовое изделие
ПКМ известны – это высокие удельные наполнителя, должен пройти лишь нагрузок.
упруго-прочностные характеристики, оставшуюся часть пути до готового Армирующими наполнителями по-
которые позволяют изготавливать изделия, используя традиционные добных ПКМ могут быть не только
углеродные, но и стеклянные и другие
волокна, а матрицей, помимо ПК, –
термопластичный полиуретан и другие
термопласты, выбор которых зависит
от назначения изделия. Эти композиты
могут с успехом использоваться в самых
разных сферах, таких как производство
электроники и электротоваров, авиа-
а б и автомобилестроение, производство
бытовой техники и мебели, медицинско-
Полуфабрикатом композитов марки Maezio служат ленточные препреги на основе го оборудования, спортивной продукции
однонаправленных углеродных лент и ПК-матрицы (а), примером их применения – легкая тонкая и др. (см. рисунок, б).
крышка ноутбука с необычными поверхностными оптическими эффектами (источник: Covestro) Редакция журнала
а на втором планируется реализо- Полная автоматизация Covestro разработала конструк-
вать экономичное крупносерийное технологического процесса цию элементов столика, исследо-
производство подобных столиков В рамках проекта компанией вала адгезионные свойства ППУ,
и внедрить полученные ноу-хау ENGEL были смонтированы три выполнила CAE-моделирование
в других областях применения. производственные ячейки – две напряженно-деформированного
Следует заметить, что компании для переформования композитных состояния изделия под воздей-
Covestro и ENGEL уже накопили заготовок для верхней и нижней об- ствием эксплуатационных нагрузок
достаточный опыт для достижения шивок столика и одна – для сборки и определила соответствующую
этих целей (см. справки № 1 и 2). готовой трехслойной конструкции. ориентацию однонаправленных
В первых двух ячейках был реали- слоев препрега в пакете. Кроме
Чрезвычайно легкий и тонкий зован технологический процесс того, была смоделирована дефор-
Толщина столика, напоминаю- оrganomelt, разработанный ENGEL мация пакета-заготовки в литьевой
щего по конструкции ультратонкую для крупносерийного производства форме.
книжку, при длине 410 и ширине облегченных конструкций на основе Основными задачами ENGEL
320 мм, варьируется от 5 мм в рас- термопластичных композитов. были разработка технологиче-
крытом состоянии до 10 мм в сло- Полуфабрикатом для изготов- ского процесса сборки и нагрева
женном. Он спроектирован так, ления обшивок столика служит па- пакетов-заготовок для обшивок
что его для экономии места можно кет-заготовка, состоящий из слоев столика, процесса их формования
сложить и поместить, например, ленточных препрегов на основе и оснащение соответствующих
между задними сиденьями. однонаправленных углеродных лент производственных ячеек ИК-печью
Столик имеет трехслойную и ПК-матрицы. Для изготовления и литьевой машиной.
структуру сэндвича. Его верхняя верхней обшивки столика этот па- Компания Dr. Schneider раз-
и нижняя обшивки изготовлены кет помещают в горизонтальную работала форму для изготовления
из армированного непрерывными печь и нагревают там с помощью обшивок с ее вариотермическим
углеродными волокнами поликар- ИК-излучения до температуры
боната (ПК) марки Maezio толщи- формования, превыщающей тем-
ной 1 мм, а сердцевина сэндвича – пературу стеклования ПК. После
из легкого жесткого пенополиуре- нагрева уже податливый полуфабри-
тана (ППУ) марки Baydur 20. Оба кат транспортируется шестиосным
материала производятся компани- роботом ENGEL easix к литьевой
ей Covestro. При массе всего 690 г машине ENGEL duo 350 и перено-
этот столик отличается не только сится в открытую литьевую форму,
чрезвычайной легкостью и тонко- при смыкании которой он формует-
стенностью, но и очень высокой ся, а затем охлаждается.
прочностью: по сравнению с обыч- Армирующие углеродные волокна,
ными аналогами таких же размеров Зоны ответственности партнеров «проглядывающие» сквозь поверхность столика,
он может выдерживать нагрузку Перед партнерами по проекту придают ему особый внешний вид
около 50 кг вместо 5 кг. стояли разные задачи. Компания (источник: Covestro)
2021 / № 2
6 ТЕМА НОМЕРА: КОМПОЗИТЫ И ПОЛИУРЕТАНЫ
Справка № 2
Технология ENGEL organomelt за- заготовкам в том же цикле производства лиях, которые в процессе эксплуатации
ключается в формовании композитных можно приформовывать методом литья испытывают различные по характеру,
изделий из предварительно нагретых под давлением различные функцио- величине и направлению действия на-
органолистов, представляющих собой нальные элементы той же термопла- грузки. В этом случае композитное из-
листовые заготовки на основе тканого стичной природы, что и в органолистах. делие из соображений равнопрочности
или однонаправленного волокнистого Эта технология уже нашла применение должно быть локально усилено за счет
наполнителя и термопластичной матри- в серийном производстве. Задача участков большей толщины. Тогда к фор-
цы. При необходимости к формуемым усложняется, если речь идет об изде- мованию подготавливается несколько
органолистов различной толщины,
Производственная ячейка по изготовлению дверного модуля чтобы обеспечить требуемую разнотол-
из термопластичного углепластика по технологии ENGEL щинность стенки изделия. Примером
такого объекта служит дверной модуль
organomelt, объединяющая литьевую машину duo 3660/800,
легкового автомобиля, имеющий более
три коленно-рычажных робота easix и две ИК-печи
высокую жесткость в области оконной
(источник: ENGEL) рамы, чем на внутренней стороне две-
ри, что достигается использованием
для его изготовления трех органоли-
стов различной геометрии и толщины
(см. рисунок).
Производственная ячейка на базе
литьевой машины duo 3660/800 явля-
ется в настоящее время единственной
в мире, которая в полностью автома-
тизированном режиме с компактно
интегрированными в нее печами для ИК-
нагрева работает одновременно с тремя
органолистами различной геометрии
и толщины – от 0,6 до 2,5 мм (более под-
робно см. в ПМ № 2 2020 г., с. 14–16. –
Прим. ред.).
Редакция журнала
термостатированием, которое обес- тегрированы непосредственно в об- самозалечивающихся после по-
печивает высококачественную по- шивки, а затем и в столик наиболее вреждения.
верхность обшивок (см. рисунок). экономичным способом. В заключение следует подчер-
Кроме того, форма была сконстру- Дальнейшая оптимизация кон- кнуть, что все новое требует соот-
ирована таким образом, чтобы струкции столика заключается ветствующих инвестиций, но если
при деформировании пакета-заго- в том, что его отдельные участки, речь идет о продукции более вы-
товки на обшивке не образовыва- подверженные наиболее высоким сокого качества по сравнению
лись складки. механическим нагрузкам, могут с рыночными аналогами, то эти
быть локально усилены дополни- инвестиции сравнительно быстро
Интеграция с помощью тельными слоями однонаправлен- окупаются.
гибридного формования ных препрегов.
В дальнейшем партнеры по про- Материалы марки Maezio об-
екту хотят организовать произ- ладают большим потенциалом
водство столика из углепластика, не только для изготовления сильно
но на основе только матричного нагруженных или декорирован- Modular Table Concept for the Car
of the Future
термопласта, чтобы обеспечить ных легких изделий для инте-
F. Dorin, B. Trinkwalter, Ch. Wolfsberger,
возможность последующей вто- рьера и экстерьера автомобилей, P. Zwicklhuber
ричной переработки. В этих целях но также конструктивных эле-
Many things will change in the car of the future.
элементы крепления, петель и дер- ментов для спортивных товаров New forms of mobility will turn the car of the future
жатели должны быть изготовле- и особо тонкостенных, но прочных into a multifunctional, mobile living and working
ны также из того же термопласта, корпусных деталей для ноутбуков space. In the interior, there will be new functions,
что и матрица обшивок, и за один и смартфонов. Красивый внешний a trend towards individualization, but also the
цикл формования (One-Shot-Prozess) вид подобных изделий может быть desire to make the best and most comfortable
приф ормованы непосредс твенно подчеркнут лаковым покрытием use of space. To make this new "living space"
к обшивкам. Этот вариант гибрид- с эффектом стеклянной, шагре- functional, flexible and appealing, lightweight
and easily moldable plastics are the material
ного формования (Hybrid Moulding) невой или другой поверхности. of choice. An example is the composite modular table
имеет то преимущество, что ука- Для этих целей возможно также for autonomous vehicles developed in cooperation
занные дополнительные конструк- использование твердых и устойчи- between three companies – Covestro, ENGEL
тивные элементы могут быть ин- вых к царапинам ППУ-покрытий, Austria and Dr. Schneider.
2021 / № 2 www.polymerbranch.comРеклама
Вы также можете почитать
