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复合材料零部件的生产成本真能降低50%以上吗?

2020-03-19 13:57:29 13

考虑到碳纤维增强塑料等复合材料在轻量化汽车领域的应用仍相对较少,尚未实现批量生产。使用碳纤维增强塑料 (CFRP) 制造零部件的成本仍过高。在“iComposite 4.0”研究项目中,舒勒与合作伙伴成功地将原型零部件的生产成本降低了50%以上,产出时间缩短了超过30-40%。

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3D长纤维和连续纤维的批量生产

参考零部件为英国某运动汽车品牌发动机舱与乘客舱下方的底板。其结构设计必须能够承受正面碰撞,且具有高抗扭刚度与座椅载荷。采用传统的生产模式,单个零部件的成本为 400 欧元;而在 iComposite 4.0 中,单个零部件的成本降至 150欧元,产出时间也从 73 分钟降至 46 分钟。

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高精度质量过程控制 

亚琛工业大学的复合材料加工研究所负责第一道工序,使用机器人喷附短玻纤基础结构。接下来,通过“亚琛轻量结构一体化中心 (AZL)”和 CFRP 供形商 共同开发出的算法计算出各部分的抗拉强度。基于此数据,另一台机器人利用工艺技术进行碳纤维丝束预浸料的覆盖。并通过3D测量系统进行光学控制。 

之后,将树脂注入到复合纤维板中。树脂在舒勒液压机下进行高压硬化,完成零部件成形。在这个工艺流程中,还采用了Frimo的模具技术。针对所需的壁厚,压力机可以直接影响模具的挠度。这样,便可以从一开始就生产出合格的零部件,将废品率降到零。

目前,纤维复合材料零部件制造商都使用碳板作为切割的原材料。但材料的利用率仅为50%,这意味着有将近一半的昂贵碳纤维都无法使用。而通过iComposite4.0,材料能够完全利用,不会出现任何浪费。同时,产出时间缩短,产量增加。

系统中集成的 ID-Systec 射频芯片还能够确保生产数据的跟踪与识别。在亚琛工业大学的“亚琛轻量结构一体化中心”,生产线的各个部分间都能够进行横向联接。该项目的研究成果现已应用于工业实践。