<\/table>\n<\/p>\n\nWa\u017c\u0105ca 45 kg konstrukcja stanowi miejsce mocowania zar\u00f3wno silnika, jak i przek\u0142adni, a razem z przedzia\u0142em pasa\u017cerskim tworzy g\u0142\u00f3wny cz\u0142on konstrukcji pojazdu. In\u017cynierowie Porsche zaprojektowali j\u0105 z kompozyt\u00f3w, kt\u00f3re s\u0105 normalnie stosowane w aplikacjach lotniczych i astronautycznych – wzmacnianej \u017cywicy epoksydowej (Cytec 997), w\u0142\u00f3kna w\u0119glowego oraz pewnej ilo\u015bci Nomeksu. Zaopatruj\u0105cy firm\u0119 dostawca kompozyt\u00f3w, w\u0142oska firma ATR, wykonuje cz\u0119\u015bci w ilo\u015bci trzech sztuk dziennie, pos\u0142uguj\u0105c si\u0119 technik\u0105 r\u0119cznego formowania kontaktowego (!) oraz procesami wykonywanymi w autoklawach.<\/p>\n
\nWed\u0142ug Schaupensteinera zastosowanie tych w\u0142a\u015bnie kompozyt\u00f3w daje wa\u017cne zalety zwi\u0105zane z wag\u0105 i sztywno\u015bci\u0105; szacuje on, \u017ce zbudowana z kompozyt\u00f3w rama pomocnicza silnika wa\u017cy ok. 40% mniej ni\u017c w projektach opartych na stalowych elementach. R\u00f3wnocze\u015bnie, sztywne kompozyty poprawiaj\u0105 sztywno\u015b\u0107 pojazdu, co poprawia w\u0142a\u015bciwo\u015bci trakcyjne i podnosi dynamik\u0119 jazdy.<\/p>\n
\nZ zastosowania cz\u0119\u015bci zbudowanych z kompozyt\u00f3w wynikaj\u0105 korzy\u015bci zwi\u0105zane z integracj\u0105 poszczeg\u00f3lnych element\u00f3w. Schaupensteiner zauwa\u017ca, \u017ce obudowa silnika ma ponad 200 punkt\u00f3w \u0142\u0105cznych dla umieszczenia zespo\u0142u nap\u0119dowego oraz strefy kontrolowanego zgniotu, absorbuj\u0105cej energi\u0119 w razie wypadku. Porsche mocuje komponenty do obudowy z dok\u0142adno\u015bci\u0105 do ?4 mm. Jest to potrzebne do precyzyjnego do\u0142\u0105czania innych komponent\u00f3w, co by\u0142o jedn\u0105 z przyczyn, z kt\u00f3rych in\u017cynierowie Porsche zrezygnowali z konstrukcji aluminiowej. Schaupensteiner m\u00f3wi, \u017ce konstrukcja aluminiowa by\u0142aby wyposa\u017cona w wiele aluminiowych wspornik\u00f3w, kt\u00f3re by\u0142yby trudne do zlokalizowania wewn\u0105trz elementu, co oznacza\u0142oby wad\u0119 niweluj\u0105c\u0105 ewentualne korzy\u015bci wynikaj\u0105ce z lekko\u015bci konstrukcji. Co wi\u0119cej, aluminium w po\u0142\u0105czeniu z niekt\u00f3rymi do\u0142\u0105czonymi komponentami posiada niedopuszczalne r\u00f3\u017cnice CTE (wsp\u00f3\u0142czynnik rozszerzalno\u015bci cieplnej), kt\u00f3re mog\u0142yby zagrozi\u0107 tolerancjom produkcyjnym przyj\u0119tym przez Porsche.<\/p>\n
\nAby wykorzysta\u0107 zalety materia\u0142\u00f3w kompozytowych, in\u017cynierowie Porsche musieli pokona\u0107 trzy kluczowe wyzwania. Po pierwsze: musieli znale\u017a\u0107 takie systemy materia\u0142owe, kt\u00f3re pracowa\u0142yby w trudnych warunkach \u015brodowiskowych. Rama wraz z os\u0142on\u0105 silnika, kt\u00f3ra w zasadzie stanowi jego komor\u0119, jest poddawana dzia\u0142aniu temperatur dochodz\u0105cych do 180\u00b0C, a obci\u0105\u017cenie termiczne nie jest jedynym elementem ?trudnego \u015brodowiska”. Te materia\u0142y s\u0105 nara\u017cone na dzia\u0142anie wysokich temperatur, oleju, kurzu, wilgoci oraz soli i musz\u0105 to znosi\u0107 przeci\u0119tnie przez 20 lat.<\/p>\n
Poniewa\u017c strukturalne znaczenie ramy i obudowy silnika jest niezwykle istotne, in\u017cynierowie Porsche musieli zaj\u0105\u0107 si\u0119 r\u00f3wnie\u017c niebezpiecze\u0144stwem rozszczepienia warstw kompozyt\u00f3w w obszarach poddawanych dzia\u0142aniu szczeg\u00f3lnie trudnych warunk\u00f3w. Schaupensteiner donosi, \u017ce zesp\u00f3\u0142 in\u017cynier\u00f3w zastosowa\u0142 narz\u0119dzia FEA (analizy metod\u0105 element\u00f3w sko\u0144czonych) do optymalizacji umiejscowienia wszystkich punkt\u00f3w zaczepu oraz kierunku wzmacniania w\u0142\u00f3kien.<\/p>\n
\nFord GT 2005 Pokrywa baga\u017cnika z w\u0142\u00f3kna w\u0119glowego<\/strong><\/p>\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-content\/uploads\/2018\/02\/img\/653aca3d.jpg\")
<\/p>\n
\n<\/strong>OPATENTOWANE PO\u0141\u0104CZENIE: Aby po\u0142\u0105czy\u0107 zewn\u0119trzn\u0105 cz\u0119\u015b\u0107 panelu pokrywy baga\u017cnika z panelem wewn\u0119trznym wykonanym z w\u0142\u00f3kna w\u0119glowego, tak aby nie wywo\u0142a\u0107 korozji galwanicznej, in\u017cynierowie firmy Ford opracowali opatentowan\u0105 metod\u0119 po\u0142\u0105czenia obu materia\u0142\u00f3w tak, aby si\u0119 ze sob\u0105 nie styka\u0142y<\/em><\/p>\n<\/table>\n<\/p>\n\nPorsche nie jest jedyn\u0105 firm\u0105 stosuj\u0105c\u0105 kompozyty na bazie \u017cywic epoksydowych wzmacnianych w\u0142\u00f3knami w\u0119glowymi do produkcji swych pojazd\u00f3w. W konstrukcja Forda GT 2005 r\u00f3wnie\u017c wykorzystano elementy, w kt\u00f3rych zastosowano systemy kompozyt\u00f3w, w tym przypadku oparte na szybko utwardzanym \u015brodku o nazwie Toray. Zosta\u0142 on u\u017cyty do uformowania wewn\u0119trznego panelu b\u0119d\u0105cego struktur\u0105 pokrywy baga\u017cnika samochodu. Tu r\u00f3wnie\u017c wyb\u00f3r kompozyt\u00f3w podyktowany zosta\u0142 ch\u0119ci\u0105 zmniejszenia ci\u0119\u017caru, poprawy sztywno\u015bci skr\u0119tnej, stateczno\u015bci wymiarowej oraz lepszej integracji cz\u0119\u015bci.<\/p>\n
\nAdrian Elliot, starszy specjalista do spraw technicznych w laboratorium badawczym Forda donosi, \u017ce wa\u017c\u0105ca 6,4 kg struktura pokrywy baga\u017cnika jest o oko\u0142o 50% l\u017cejsza od podobnej struktury aluminiowej oraz a\u017c o 75% od struktury stalowej. Dodaje r\u00f3wnie\u017c, \u017ce zrobiona z w\u0142\u00f3kna w\u0119glowego cz\u0119\u015b\u0107 (zakwalifikowana do fina\u0142u konkursu Nagr\u00f3d za Innowacje), pomog\u0142a firmie Ford osi\u0105gn\u0105\u0107 bardzo wa\u017cne cele w badaniach z dziedziny si\u0142y, wytrzyma\u0142o\u015bci i sztywno\u015bci. Wynikaj\u0105ca z natury kompozyt\u00f3w swoboda projektowa pozwoli\u0142a na utworzenie jednego du\u017cego podzespo\u0142u, w kt\u00f3rym umieszczono zawiasy oraz elementy zamk\u00f3w. Wykonana w r\u0119cznym procesie formowania kontaktowego i formowania w autoklawie wewn\u0119trzna cze\u015b\u0107 pokrywy, jest wycinana sterowanym komputerowo urz\u0105dzeniem, a potem mocowana i dopasowywana do zewn\u0119trznych, aluminiowych paneli pojazdu.<\/p>\n
\nZdolno\u015b\u0107 kompozyt\u00f3w do redukcji wagi, przy r\u00f3wnoczesnej integracji element\u00f3w nie jest zaskakuj\u0105ca. Zadziwia natomiast fakt, \u017ce kompozyty na bazie w\u0142\u00f3kien w\u0119glowych, s\u0105 de facto… ta\u0144sze. Ford rozwa\u017ca\u0142 wykonanie wewn\u0119trznej cz\u0119\u015bci pokrywy baga\u017cnika z superformowanego aluminium. Jednak opr\u00f3cz tego, \u017ce aluminiowe cz\u0119\u015bci by\u0142yby ci\u0119\u017csze, wymaga\u0142yby zastosowania wielu dodatkowych element\u00f3w i wielu narz\u0119dzi. Elliot szacuje, \u017ce jednoelementowa, jednonarz\u0119dziowa pokrywa baga\u017cnika wykonana z w\u0142\u00f3kna w\u0119glowego b\u0119dzie kosztowa\u0107 o 32% mniej ni\u017c jej aluminiowy odpowiednik (w cyklu \u017cycia realizowanego projektu). Oszcz\u0119dno\u015bci wynikaj\u0105 w wi\u0119kszo\u015bci z redukcji obrabiania – zamiast czterech narz\u0119dzi wystarczy jedno urz\u0105dzenie o nazwie Inwar, przeznaczone do cz\u0119\u015bci z w\u0142\u00f3kna szklanego.<\/p>\n
\n– Bior\u0105c pod uwag\u0119 ca\u0142o\u015b\u0107 amortyzacji, w\u0142\u00f3kno w\u0119glowe jest zdecydowanie ta\u0144sze ni\u017c inne alternatywy – m\u00f3wi Elliot.<\/p>\n
\nPoniewa\u017c struktura pokrywy baga\u017cnika sk\u0142ada si\u0119 z kompozytu zawieraj\u0105cego w\u0142\u00f3kno szklane oraz aluminium, Ford musia\u0142 znale\u017a\u0107 spos\u00f3b na unikni\u0119cie korozji galwanicznej oraz niedopasowania wsp\u00f3\u0142czynnik\u00f3w rozszerzalno\u015bci cieplnej (CTE) pomi\u0119dzy materia\u0142ami zewn\u0119trznymi i wewn\u0119trznymi. Firma opracowa\u0142a (opatentowan\u0105 zreszt\u0105) metod\u0119 rozwi\u0105zania obu tych problem\u00f3w. – Wymy\u015blili\u015bmy innowacyjny spos\u00f3b odizolowania w\u0142\u00f3kna w\u0119glowego od aluminium – twierdzi Elliot. – Metoda Forda polega na adhezyjnym po\u0142\u0105czeniu wewn\u0119trznego i zewn\u0119trznego panelu tak, aby mog\u0142y si\u0119 one przesuwa\u0107 wzgl\u0119dem siebie. \u015arodek \u0142\u0105cz\u0105cy nie tylko scala, ale i oddziela fizycznie oba materia\u0142y. W przypadku element\u00f3w pokrywy baga\u017cnika o zawijanych obrze\u017cach Ford umie\u015bci\u0142 szklan\u0105 warstw\u0119 pomi\u0119dzy kompozytem a walcowan\u0105 kraw\u0119dzi\u0105 aluminiow\u0105.<\/p>\n
\nCequent: platforma holownicza formowana poprzez spr\u0119\u017canie<\/strong><\/p>\n\nPrzej\u015bcie z kompozyt\u00f3w termoutwardzalnych na kompozyty oparte na materia\u0142ach termoplastycznych pozwoli\u0142o platformie holowniczej wykonanej z formowanego poprzez spr\u0119\u017canie polipropylenu o 25% zawarto\u015bci szk\u0142a uzyska\u0107 g\u0142\u00f3wn\u0105 nagrod\u0119 w kategorii Wydajno\u015b\u0107 i Dedykowanie. Platformy te umiejscowione z ty\u0142u ci\u0119\u017car\u00f3wki lub terenowego samochodu wystaj\u0105 poza obrys jego nadwozia i zapewniaj\u0105 dodatkow\u0105 przestrze\u0144 do holowania. Wykonuje si\u0119 je zazwyczaj ze stali lub z aluminium, ale firma Ce\u0105uent Towing wykorzysta\u0142a nowy proces formowania przy zastosowaniu gazu, opracowany przez Composite Technologies wsp\u00f3lnie z Alliance Gas Systems.<\/p>\n
\nProces formowania przy u\u017cyciu spr\u0119\u017conego gazu wykorzystuje dwustronny wtrysk gazowy do wstrzykiwania powietrza do zamkni\u0119tej wn\u0119ki formowania ci\u015bnieniowego; powietrze wybi\u00f3rczo opr\u00f3\u017cnia fragmenty \u015bcian wn\u0119ki. Technologia ta jest podobna do system\u00f3w wspomaganych gazem, kt\u00f3re od lat s\u0105 stosowane do formowania. – Jednak po raz pierwszy zastosowano j\u0105 do formowania ci\u015bnieniowego – m\u00f3wi Maria Cili-berti, wiceprezes firmy Composite Technologies.<\/p>\n
\nWersja formowania ci\u015bnieniowego oferuje znaczne zalety produkcyjne i projektowe. Cz\u0119\u015bciowo puste elementy s\u0105 l\u017cejsze i szybciej si\u0119 wych\u0142adzaj\u0105. – Redukcja czasu trwania cyklu to g\u0142\u00f3wna zaleta tego rozwi\u0105zania. – m\u00f3wi Ciliberti. Puste struktury element\u00f3w pozwalaj\u0105 in\u017cynierom na ich usztywnianie bez zwi\u0119kszania grubo\u015bci \u015bcian.<\/p>\n
\nW przypadku firmy Cequent wykorzystano wszystkie zalety rozwi\u0105zania. Dwuelementowa plastikowa platforma wa\u017cy zaledwie 6,5 kg, czyli o 25% mniej od por\u00f3wnywalnej kraty stalowej oraz o 15% mniej od elementu wykonanego z aluminium. Platforma jest odporna na odkszta\u0142cenia i mo\u017ce pomie\u015bci\u0107 ci\u0119\u017car do 226 kg.<\/p>\n
\nCiliberti m\u00f3wi, \u017ce usuni\u0119cie materia\u0142u zredukowa\u0142o wag\u0119 cz\u0119\u015bci o 5% w por\u00f3wnaniu z elementami wykonanymi z litego plastiku. Rozwi\u0105zanie skr\u00f3ci\u0142o czas realizacji cyklu o 40% i wygenerowa\u0142o 1 USD oszcz\u0119dno\u015bci na cz\u0119\u015bci. – Gazowe plastiki kosztuj\u0105 25% mniej ni\u017c elementy stalowe oraz 30% mniej ni\u017c aluminium – dodaje Ciliberti.<\/p>\n
\nZlecenie realizowane dla firmy Cequent dotyczy kompozyt\u00f3w termoplastycznych, ale, jak m\u00f3wi Ciliberti, technologia mo\u017ce zosta\u0107 r\u00f3wnie\u017c zastosowana do kompozyt\u00f3w utwardzanych termicznie.<\/p>\n
\n\n\n| \n INNE ZWYCI\u0118SKIE KOMPOZYTY<\/strong>\u00a0<\/p>\n |
![\"\"](\"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-content\/uploads\/2018\/02\/img\/ef52ad57.jpg\")
<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-content\/uploads\/2018\/02\/img\/ef6ea9a9.jpg\")
<\/p>\n