Poceni Lahka Konstrukcija Je Izvedljiva

2023 Avtor: Hannah Pearcy | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-05-24 11:13

Lahka konstrukcija je in ostaja ključna tehnologija za številne panoge, od tehnologije vozil in letal do ladjedelništva in vesoljskih potovanj. Hkrati pristop za zmanjšanje telesne mase ponuja velik potencial prihrankov glede na emisije, ki škodujejo podnebju. Če pa bo pri večini vgrajenih sestavnih delov avtomobila prevladala lahka konstrukcija, je treba vijak za ceno obrniti.

Zmanjšajte emisije CO ₂ za 25 odstotkov

Tako so storili številni partnerji v projektu EU Alliance, kratki za "Ugodno zavezništvo za lahke avtomobile": Raziskali so, kakšni prihranki stroškov so možni, in razvili ustrezne tehnologije. Sodelovalo je šest znanih proizvajalcev avtomobilov, šest dobaviteljev komponent in materialov ter različne raziskovalne ustanove. Projekt sta koordinirala Daimler in Fraunhoferjev inštitut za trajnost in zanesljivost sistema LBF v Darmstadtu. "Skupaj smo lahko pokazali, da je možna poceni lahka gradnja," pravi profesor Thilo Bein, vodja znanstvenega menedžmenta na Fraunhofer LBF.

Kot tajnik projekta je koordiniral partnerje, spremljal rezultate, organiziral srečanja in podobno. "V posameznih komponent, smo lahko prihranili več kot 30 odstotkov teže in s tem zmanjša svoj delež CO ₂ emisij za 25 odstotkov - s povečanjem stroškov za samo 2,67 evra na kilogram shranili, na komponento, kar je dobro za avtomobilski je sprejemljivo. "Ob upoštevanju ravnovesja CO ₂ in energetske bilance od začetka se lahko stroški še bolj zmanjšajo, je zaključil projekt.

Zmanjšajte korake iteracije v oblikovanju

Vendar raziskovalci LBF Fraunhofer niso samo prispevali k projektu v smislu usklajevanja, ampak so prispevali tudi lastne raziskave: na primer pri načrtovanju komponent. Če se za izdelavo avtomobilskih sestavnih delov uporabljajo novi materiali, je treba ponovno optimizirati parametre, kot so debelina sten, naravna frekvenca sestavnih delov - kar je pomembno za ustvarjanje hrupa - ali teža.

Namig za seminar

Seminar o lahkih materialih v gradbeništvu uči metode, načela oblikovanja in metode gradnje lahkih konstrukcij. Udeleženci dobijo pregled različnih lahkih materialov, se naučijo meril za izbiro materialov in spoznajo prednosti, slabosti in tveganja različnih materialov.

V mnogih primerih se to naredi z metodo končnih elementov: na primer se virtualni blatnik razdeli na veliko majhnih enot, nato pa se izračuna in optimizira njegovo fizično vedenje. Vendar so ti modeli zelo zapleteni. "Pri Fraunhofer LBF smo zato razvili parametriziran model, ki ta postopek izjemno poenostavi," pravi Bein. Načelo: Strokovnjaki zmanjšujejo zahtevnost modela, ohranijo pa se parametri, kot so teža, naravna frekvenca ali debelina stene. Ta model uporabljajo za optimizacijo - kar je veliko lažje - in nato rezultate prenesejo nazaj v prvotni model končnih elementov. "Ta večparametrska optimizacijase lahko uporablja v zgodnji fazi zasnove in tudi v poznejši podrobni zasnovi, "pravi Bein. Raziskovalci so svojo metodo že preizkusili v navideznem demonstracijskem modulu za Opelov prednji del. Rezultat: Iteracijski koraki v zasnovi se zmanjšajo, želeni parametri so bolje doseženi.

Preverite trajnost hibridnih postopkov spajanja

Projekt zavezništva je vključeval tudi razvoj ustreznih postopkov spajanja za varno in varno povezovanje lahkih komponent: rezultat je 14 različnih postopkov spajanja. Strokovnjaki Fraunhofer so vključili svoje znanje pri testiranju utrujenosti. Na primer, za postopke spajanja hibridov - kovice v kombinaciji z lepilom - so sestavne vzorce izpostavili različnim cikličnim obremenitvam in pregledali, kako dobro zdržijo povezave s tem postopkom. Raziskovalci iz Fraunhofer LBF so opravili nadaljnje preverjanje obratovalne trdnosti plastičnega podvozja znamke Toyota. Oba testa sta dala dobre rezultate.

"Rezultati bodo pritekli v razvoj izdelkov v naslednjih nekaj letih," je prepričan Bein.