17/04/2020

Первая полностью пластиковая педаль тормоза для аккумуляторного спорткара

При проектировании аккумуляторных электрокаров борьба идет за каждый грамм веса. Именно поэтому в первом серийном автомобиле в этом сегменте используется педаль тормоза, полностью выполненная из пластика. Эта критически важная для безопасности деталь была разработана BOGE Elastmetall GmbH, глобальным поставщиком вибрационных технологий и пластмассовых изделий для автомобильной промышленности, в тесном сотрудничестве с бизнес-подразделением «Высокотехнологичные материалы» (HPM) концерна специальной химии LANXESS. Своей высокой механической прочностью и очень малым весом педаль обязана использованию термопластичных композитных материалов. Она состоит из вставки, выполненной из армированного непрерывным волокном термопластичного композита Tepex dynalite от LANXESS, и нескольких лент.

«Ввиду своей композитной конструкции новая педаль тормоза оказалась на 50% легче, чем аналогичная деталь из стали. Полученный конструктивный элемент отвечает высоким требованиям к нагрузке благодаря специально разработанной слоеной структуре, которая включает в себя вставку из Tepex и дополнительные локальные усиления, выполненные из ленты. Средства комплексной автоматизации позволят с высокой эффективностью изготавливать геометрически сложные, критические с точки зрения безопасности элементы, при этом технология изготовления пригодна для крупносерийного производства», – поясняет Клаус Вонберг (Dr. Klaus Vonberg), эксперт по легковесным конструкциям в команде Tepex Automotive Group подразделения HPM.

Полностью стабилизированные полуготовые продукты Tepex dynalite имеют термопластичную матрицу, которая обычно армирована слоями из непрерывного стекловолокна. При изготовлении педали тормоза для спортивного электрокара используется композитная структура с матрицей из полиамида 6, которая содержит внутренние однонаправленные слои волокон и внешние тканевые слои с волокнами, расположенными под углом 45°. Именно внутренние слои придают детали превосходную прочность на растяжение и изгиб.

Ленты представляют собой тонкие пластиковые полосы с однонаправленно ориентированными высокопрочными системами непрерывного волокна, встроенными в термопластичную матрицу. Ленты с пучками из стекловолокна используются в педалях тормоза для усиления их нижней части. Поскольку ленты и вставка Tepex состоят из совместимых пластиковых матриц, ленты можно просто приварить к вставке Tepex с помощью лазера. В результате получаются специальные склейки с волокнистыми слоями, которые точно следуют траектории воздействия нагрузки и учитывают специфические требования к педали в отношении испытываемых нагрузок. Окружающие вставку слои с расположением волокон под углом 45° в сочетании с расположенными поверх них лентами обеспечивают высокую прочность педали на кручение.

«Использование специализированной конструкции из волоконных слоев и комбинации органических листов и лент позволили еще больше снизить вес педали тормоза, и одновременно с этим получить исключительно высокие механические характеристики, которыми должна обладать столь важная для безопасности деталь», говорит Даниэль Хаффелин (Dr. Daniel Häffelin) из центра инноваций BOGE Elastmetall. В настоящее время в серийном производстве находится четыре различных варианта педалей тормоза, выполненные полностью из пластика. Для всех версий детали траектории воздействия нагрузки также были оптимизированы с учетом различных направлений кручения.

Педали тормоза производятся автоматизированным способом с использованием методов гибридного литья в условиях короткого цикла, что хорошо подходит для крупносерийного производства. Технология объединяет вакуумное формование вставки Tepex и добавление лент в последующем процессе литья под давлением. Первый этап производства включает точное выравнивание лент с использованием оптических измерительных систем, а затем размещение их на вставке Tepex, чтобы подготовить их к сварке. Эта сборка проходит процесс термоформования, после чего с помощью литья под давлением осуществляется обратное формование полиамида 66.

Сегодня рынок электромобилей открывает новые возможности для термопластичных композитных элементов со специальной ориентацией волокон. По словам Вонберга, «вставки из Tepex могут применяться для изготовления элементов передней подвески и бамперных брусов, скоб для электрических и электронных модулей, багажников и ниш для запасного колеса, корпусов и крышек аккумуляторных батарей, структурных элементов салона и силовых деталей на дне кузова для защиты батареи».

Относительно небольшой углеродный по сравнению с металлическими деталями – еще один аргумент в пользу композитных деталей из Tepex и лент. Помимо того, что детали, выполненные из термопластичные композитов, сами по себе намного легче металлических аналогов, процесс гибридного формования позволяет дополнительно интегрировать такие функции, как направляющие, держатели и крепежные элементы, что позволяет сэкономить вес, энергию и затраты на их изготовление. При использовании подобной технологии производителям не требуется тратить время на последующую обработку деталей, например, на удаление заусенцев или нарезание резьб, что, как правило, необходимо при изготовлении металлических деталей.

Версия для распечатки