世界首个即将量产的热塑性塑料轮毂

作者:本网编辑 文章来源:本刊编译(原文来自巴斯夫) 发布时间:2013-02-04
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巴斯夫与smart公司在2011年法兰克福国际车展上,推出了世界上第一款即将量产的热塑性塑料轮毂。这款用于新型概念车smart forvision上的轮毂,采用巴斯夫的高强度长纤维增强特殊级聚酰胺Ultramid Structure成型而出

在于2011年9月举行的法兰克富国际车展中,smart公司与巴斯夫共同展示了smart公司新的概念车——smart forvision,这是世界上首款安装了热塑性塑料轮毂的汽车。然而,这不只是个概念,它还表现出了巨大的量产化潜力。

在2011法兰克富国际车展中展示的smart forvision概念车的全塑轮毂,其重量要比标准的铝轮毂低30%以上。该塑料轮毂仅重6kg,由巴斯夫全新的特种聚酰胺Ultramid Structure制成,它为汽车带来了共计12kg的显著减重效果,从而使装备传统发动机的汽车实现了更低的燃油消耗。对于采用电池驱动的汽车如smart forvision而言,则实现了更长的运行里程。

整个轮毂由两部分组成:主体结构件和一个同样采用巴斯夫Ultramid材料制成的轮饰盖。这两个部件都具有支撑功能,并可承受运行条件下的高载荷。其中,轮饰盖可被涂上适用于汽车的各种颜色。在法兰克福车展中,如同完整的smart forvision一样,采用了白色和铜色。

“热固性塑料的轮毂已被用于赛车以及小批量生产中。”巴斯夫负责车轮开发业务的Heiko Hess解释说,“然而,与可注射成型的热塑性塑料轮毂相比,热固性的轮毂制造过程相对更复杂且更昂贵,因而不适合大批量生产。”

巴斯夫聚酰胺产品线中全新的Ultramid Structure是一种可承受高载荷的长纤维增强复合材料,该材料于2010年的德国K展中被推出。长纤维增强使得该材料非常坚固,因而可取代金属用于对能量吸收有较高要求的部件,如冲击吸能盒、座椅结构件、电池支架、发动机悬置以及其他的结构部件。在此应用的Ultramid Structure具有特别高的刚性、抗冲击性和尺寸稳定性。

如同近年来诸多的Ultramid部件一样,在设计高强度的Ultramid轮毂时,采用了应用广泛的巴斯夫仿真模拟工具ULTRASIM。借助于拓扑优化分析,可以在计算机上对轮毂中轮辐的形状和位置作出预测和优化,而不会在设计上有所妥协。在早期设计阶段,车轮形式就已被定义好,即便在实际部件上有改动也只是轻微的,因此而使得在极短的时间内,与戴姆勒公司的轮毂专家合作开发出这一过去只由金属制造的足够安全的部件成为可能。Smart和巴斯夫对该轮毂作了大量必要的载荷试验,包括:在车轮试验机上的尺寸公差测试、在双轴试验台上的疲劳试验、双轴轮胎试验、从高处坠落的冲击/径向冲击试验以及爆裂试验等。利用金属嵌件和螺栓,即可与轴联合在一起,并使载荷得到转移。

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