HRC作為一家跨國公司,在英國有子公司英智迪,主要做仿真分析,擁有有近30年的經驗,同時在西班牙的巴塞羅那和德國的奧格斯堡設有商務分支。目前HRC的量產基地都在常熟,此外還有ACTC復合材料研發中心,主要從事產品的試制和開發,以及開發一些先進的工藝技術。
進入市場,提供輕量化特別方案
HRC能提供的服務從高級研發、設計、工程開發一直到產品制造,HRC面向的市場也包括了汽車、航空航天、建筑、基礎設施以及風能,主要關注汽車輕量化解決方案, 將白車身、底盤、動力總成等部分作為減重優化的重點。
為了達到減重目標,HRC將整個輕量化開發的過程分為四個主要階段,由于部件原本通常是基于鋼或者鋁設計的,HRC需要將部件重新基于復合材料來進行開發,需要考慮到結構以及材料的特點,進行材料的仿真分析,選擇合適的材料,進而對材料、工藝以及結構作為整體考慮來進行設計優化,以最終實現材料從金屬向復合材料的轉變。
HRC利用復合材料的優勢,在B柱加強件的案例中,將多個部件優化集成為一個整體,減少零件的數量,并成功在金屬轉化到復合材料的過程中,將六個部件優化為兩個部件,并且同時做到了35%的減重。
為了實現金屬向復合材料的轉變,在碳纖維的生產過程中并沒有一種最好的工藝,HRC會根據產量需求、目標價格和結構復雜程度,選擇一種最合適的工藝。比如超級跑車通常擁有較高的設計標準以及較低的產能需求,HRC就會選擇熱壓罐工藝;針對中等產能的部件,選擇高壓RTM或者SMC等工藝;針對產能需求較大的汽車零部件時,選擇熱塑型工藝的復合材料應用。
目前HRC公司能夠涵蓋從對較小產量需求的熱壓罐技術,一直到超過10萬件每年產能需求的熱塑性工藝。
優化設計,HRC經驗豐富
這里,HRC展現的是量產的結構件,例如Polestar 1項目中的后地板中通道加強梁。HRC目前可以覆蓋不同的產能需求,HRC滿足中低產能需求的應用案例,分為0-500件每年,500-1500件每年和1500-5000件每年的案例。
在超級跑車上的應用,從鋁合金到碳纖維,可以實現大約4.5kg的減重,相比鋼可以做到10kg的減重,HRC非常擅長提供清漆表面的碳纖維產品。這里展示的是HRC為前途開發的碳纖維產品,HRC使用了熱壓罐等工藝來生產。這里也是HRC負責的另一個項目,所有的部件都使用的碳纖維,其中結構件部分可以做到50%的減重。
這頁展示的A級表面關鍵應用,分別是機蓋內面和外面,下面的三張是復合材料在結構件上面的應用。當產品的年產能需求上升,HRC也會使用到圖片上這種鍛造碳纖維技術,通常會使用模壓或者熱壓罐成型。同時HRC也會使用天然纖維,尤其是亞麻的應用,在實現環保可持續的前提下更輕,并且擁有更好的抗沖擊性能。
當年產量需求達到5000件以上的時候,為了獲得更具競爭力的產品單價, HRC會使用高壓RTM或者SMC模壓以及預浸料模壓工藝,在這種情況下就不再使用熱壓罐工藝了。
這里再次舉例,針對高產能需求的比如防撞梁或者地板,為了應對側向沖擊或者保護地板中的電池包,HRC會選擇碳纖維的拉擠成型工藝。該工藝節拍非常快,可以做到每分鐘生產0.3-0.5米。
外觀件方面,HRC可以提供別致的彩色紋理,同時也可以安排金屬預埋件。這里也是SMC工藝生產的結構件,可以實現高產能需求前提下,結合鍛造碳纖維的高強度,同時也可以安排金屬預埋件。
在生產過程中,不可避免會產生邊角料或者報廢件,這里展示的是HRC可以對碳纖維進行回收,并且用回收碳纖維再生產碳纖維部件。HRC也通過SMC工藝來生產電池包的上蓋,可以看到在玻纖的主體上,圖中的黑色碳纖維單向帶可以進行結構的增強。這里展示的是自動化的高壓RTM技術,能夠實現高達10萬件每年的產能需求。
在底盤結構件方面, HRC已經有項目將金屬板簧替換為玻纖板簧,通過一模多腔模具設計和高壓RTM成型,實現了高節拍生產和4.5kg減重。
為了應對高產能的需求,同時兼顧成本,HRC在熱塑技術方面做了較大投入,這里展示的是將熱塑單向帶與背面注塑工藝相結合,實現較快的生產節拍,最快45秒-1分鐘。這是我們HRC集團成員Engenuity(英智迪)與主機廠合作的C柱加強件。此外,將熱塑性有機板與背面注塑相結合,也可以用于制造比如車頂加強粱這樣的結構件,同樣也能實現較高的產能。
在高產能需求的前提下,HRC將熱塑性有機板與背面注塑結合生產的內飾,可以做到一次成型,無需鉚接或者膠結。這里,我們通過將編織有機板與背面注塑結合,用于混合材料汽車頂蓋成型。
來源:蓋世汽車
作者:沈逸超
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