I åratal handlade lättviktande fordon om materialsubstitution. Genom att ersätta stål med aluminium eller plastdelar med metalldelar kan tillverkarna minska vikten och uppfylla utsläppsmålen. Och det fungerade, till viss del.
Och, När det gäller fordonslättning är kontexten allt . Optimalt materialval beror på var du tillverkar, vilka volymer du riktar dig till och prestandakraven för varje komponent. Låt oss undersöka vad det kan betyda för ditt företag.
Innovation genom systemredesign
Istället för att fråga ”Vad kan vi ersätta?” , framåtblickande OEM-tillverkare frågar ”Vad är det bästa sättet att bygga detta?”. De vill designa om hela system, som batterihöljen, frontmoduler och sittkonstruktioner.
I allt högre grad ligger svaret i integrerade polymerer av flera material som minskar vikten utan att kompromissa med säkerhet, hållbarhet eller skalbarhet med flera fördelar.
Lättare, icke-metalliska komponenter kan förenkla logistiken, frigöra design och minska behovet av sekundära operationer, som borrning, fräsning, lackering och korrosionsskydd. Det innebär mindre energiförbrukning, färre utsläpp och en renare och effektivare produktionsprocess. 
” Lättviktning av fordon har blivit en kontinuerlig balanseringsåtgärd, ” förklarar Nirjhar Negi , Expertteam leder fordonsindustrin för avancerade material på IMCD Indien & Bangladesh. ”När vi packar in fler funktioner i moderna fordon är utmaningen att hålla vikten nere utan att göra eftergifter när det gäller prestanda, säkerhet eller hållbarhet. Det är där vi kommer in för att hjälpa tillverkare att fatta beslut, särskilt i ett tidigt skede, för att undvika kostsamma omarbetningar senare. |
Polymerer för lättviktning av fordon
Polymerer är centrala för lättviktsstrategier, både som fristående material och för viktiga komponenter i kompositer och hybridsystem.
” Vi ser prestandaförbättringar på 30— 50% bara genom att byta från metall till högpresterande polymerer, särskilt i komponenter som utsätts för värme, bränsle eller vibrationer, ” säger Negi. ” Det handlar inte bara om vikt. {26]} Det handlar om att få delen att göra mer. ”
Termoplaster och härdningskompositer är polymerer, ofta förstärkta med glas eller kolfiber, som erbjuder tydligt olika fördelar och är populära bland tillverkare i olika regioner.
Termoplaster möjliggör återvinningsbarhet och snabbare bearbetning, vilket gör dem väl lämpade för tillverkningsmiljöer med hög genomströmning, särskilt i Asien.
Termoset ger överlägsen termisk och strukturell stabilitet och används fortfarande i stor utsträckning i Europa för komplexa, säkerhetskritiska applikationer. Men eftersom regleringstrycket i Europa alltmer betonar cirkularitet och återvinningsbarhet vinner termoplaster stadigt mark i hela regionen.
Låt oss titta närmare på några av de material som kan göra skillnaden i din produktionsprocess.
| Material | Användning | Fördelar |
|---|---|---|
| Avancerade polymerkompositer (glas-/kolfiberförstärkta) |
- Batterihöljen - Underkroppspaneler - Kraschzoner |
- Högt förhållande mellan styrka och vikt - Termisk stabilitet - Korrosionsbeständighet |
| Hybridstrukturer (termoplast + metallinsats) |
- Sittstommar - Konsoler - Monteringssystem |
- Lokaliserad förstärkning - Lägre kostnad - Skalbar tillverkning |
| Teknisk termoplast (PA, PBT, PP, etc.) |
- Höljen - Kanaler - Invändig/exteriör trim |
- Återvinningsbar - Enkel bearbetning - Flexibel design |
| Tekniska värmehärdningar (epoxi, fenol, etc.) |
- Konstruktionsdelar - Värmeexponerade komponenter |
- Värme/kemisk beständighet - Dimensionsstabilitet |
| Strukturella lim | - Limning av blandade material - Inre och yttre fogar |
- Viktbesparing - Jämn lastfördelning - Korrosionsskydd |
Friheten att designa bättre
En av de största fördelarna med lätta material är designfrihet . Traditionella metaller har begränsningar på grund av tillverkningsbegränsningar. Polymerer gör det lättare att skapa invecklade former genom formsprutning. Det hjälper till med:
- Delkonsolidering genom att kombinera komponenter till en enda gjuten del
- Aerodynamiska förbättringar genom strömlinjeformad design
- Förbättrad estetik och ergonomi Genom att anpassa interiör- och exteriördesign
- Funktionell integration Inbäddning av sensorer eller ledningar direkt i materialet
Nästa steg är lättare, smartare och grönare
När nya material och teknologier kommer ut på marknaden, möjligheterna expanderar snabbt. Nästa våg av materialinnovation är här och den innehåller:
- Biobaserade och återvinningsbara polymerer som minskar koldioxidavtrycket
- Fiberförstärkta smarta material för högre hållfasthet och termisk prestanda
- Avancerade återvinningsmetoder som förlänger materialets livscykel
- Additiv tillverkning möjliggör mycket skräddarsydda, lätta delar
Tillsammans med nya material möjliggör 3D-utskrift en helt ny nivå av flexibilitet i design. Den är idealisk för lättviktsstrategier genom att möjliggöra gitterstrukturer, konsolidering av delar och materialeffektiva former för nästa generations komponenter.
Med det sagt kvarstår utmaningar. Termiska gränser i vissa polymerer måste hanteras, särskilt nära högvärmezoner. Och konsumentuppfattningen gynnar fortfarande metall när det gäller säkerhet och hållbarhet. En sak är säker: avancerade polymerer banar väg för mobilitetens framtid. En framtid som är ljusare, grönare och effektivare.
Hur kan vi stödja dig?
Att designa i plast är aldrig enkelt. Alla möjliga överväganden kan påverka ditt val av material och utformning av komponenter för lättviktning i fordon.
På IMCD Advanced Materials stöder vi varje steg i utvecklingsprocessen från materialval och kostnadsbedömning till avancerad komponentdesign, CAE-beräkning, formlayout och prototyp/förseriegjutning. Med ett systemtänkande tillvägagångssätt hjälper vi tillverkare att se bortom material till hela design- och produktionskontexten, så att varje beslut stöder prestanda, hållbarhet och effektivitet.
Kontakta din lokala IMCD-representant för att diskutera dina behov av lättvikt.
