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超輕車輛設計:
采用先進的汽車合成技術克服設計阻礙
1. 介紹
先進高分子復合技術有幾個好處,包括部分合并和高能量吸收、造型靈活、良好的噪音/震動/生硬(NVH)特性、優(yōu)良抵抗腐蝕,適合眾多的汽車,此外,由于加工材料技術的進步,又由于樹脂及纖維成本低、性能高,需要非常低投資成本,使先進復合技術大量應用于如樹脂轉(zhuǎn)移成型(TV)一樣的低壓制造過程。
此外,汽車設計的最近發(fā)展所需要的先進復合技術在潛在動力上有最大的好處:能夠大規(guī)模減少。超輕雜交車的設計,如落基山研究所的“超輕車輛”的概念,必須有嚴格的質(zhì)量優(yōu)化,尤其是汽車任期未完機構及其底盤。不過,使用先進的合成汽車帶來了明顯的問題:如果是這樣美妙的先進復合材料,為何不使用呢?除少數(shù)特殊組件產(chǎn)品車等,全系統(tǒng)應用技術的1991超輕概念車、汽車工業(yè)已避開使用先進的合成技術。作為回應,組織針對汽車工業(yè)等合成汽車集團(ACC)和制造合成,包括一些NIST在先進技術計劃(ATP),核心是執(zhí)行戰(zhàn)略,加快一體化、結構先進復合汽車。但行政協(xié)調(diào)會的重點是綜合應用像專欄貨車一樣自動保障的資金,同時改進設計制造過程的變化,說明了一體化發(fā)展戰(zhàn)略。同時采取循序漸進的辦法,在短期內(nèi)可能減少,但未必是最佳的長期戰(zhàn)略來克服障礙。正如結合超輕機構混合提供“跨越式”的辦法,提高燃料效率和減少排放,所以整個系統(tǒng)采用復合的超輕技術是最好的實施。對汽車、跨越式混合方式可提供整合的利益,減少風險和不確定性既陌生的材料和技術。以先進的材料、跨越式的做法,可以防止“不成立”的局面,另外,有可能跨越式發(fā)展的方針會使市場數(shù)倍上升,實現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)模降低成本。于是在一部分材料被代替的時候一種先進的材料將進入BIW:需要采用全平臺設計來替代材料,提高使用材料的好處,同時盡量減少和消除潛在的許多成本。
2. 量產(chǎn)技術
BIM是如何取得競爭力量。沒有答案,很深的潛力,先進的裝配制造技術,技術選擇的多樣性和不確定性增加了活力。同時,需要精密設計先進高分子復合技術利用獨特的特性,如輻射、大量制造和組裝技術。
2.1 原料
高分子復合纖維以矩陣形式加固的樹脂。重要的是包括原料成本選擇,符合加工技術、機械性能、環(huán)境、回收。
2.2 塑造
在塑造各種業(yè)務,并形成中間纖維樹脂、合并,并形成了豐富的形式塑造成洞。 一個全復合BIW打造復合液體(LCM),樹脂轉(zhuǎn)移成型(TV),結構反應注射成型(SRIM),通常被認為是最有希望的過程。樹脂因其粘度低,雙方可以輪流使用,但可周期性調(diào)整。不再需要LCM,這可以包括各種形式的中間纖維。如上所述,先進的復合BIW可能不再使用較復雜,高纖維的性能。壓縮成型,通常用單塑造復合(SMC),是一種高壓過程,降低循環(huán)時間,更好地完成,在目前鋼材的基礎設施中它遵循BIW應用。 但是全面壓縮-BIW塑造,因為它的重量,可能無法獲得足夠的配合混合動力。有些企業(yè),例如樞紐工程的伯班克、加利福尼亞、發(fā)展壓縮,塑造復合BIW設計,有較成熟的制造技術,如性能似乎更適用于全合成BIW。
2.3 技術壁壘
總體戰(zhàn)略設計與綜合BIW,但綜合上述規(guī)定的基本技術進步使生產(chǎn)量BIW。每個需要不同程度的改進,但似乎沒有遇到棘手的技術壁壘:要求實施優(yōu)化整合,而不是技術發(fā)明。
2.3.1 碳纖維成本
在商業(yè)應用碳纖維復合中碳纖維成本通常稱為最難對付的障礙。為碳纖維昂貴的前身低量,使專用設備的成本高昂。不過,國內(nèi)廠商企業(yè),諾貝爾公司提供低成本。目前纖維價格持續(xù)低至$17.60/kg。此外,產(chǎn)量較高,需要資金和勞動力成本較低的單位。高生產(chǎn)量很快就可以實現(xiàn)了。其策略可以克服障礙的成本,提供先進的合成推動低成本纖維市場。
2.3.2 預制
纖維制造復雜困難,在大量先進復合制造中碳纖維成本為主要技術壁壘。普林斯頓的未來汽車優(yōu)先技術研究最近作了必要的研究和創(chuàng)新。目前,汽車工業(yè)青睞用玻璃纖維或連續(xù)纖維物質(zhì),如上所述,大量的大規(guī)模優(yōu)化BIW。是共同的航天戰(zhàn)略應用,奠定了太過緩慢而昂貴的轎車。雖然這個過程中,不能用碳密集欄。凈創(chuàng)造型纖維、快超音波切割、繁殖方式以減少廢物利用,可補充縫隙。顯然,有大量復雜的纖維前端設計等問題,然而,這些過程都具有有效性:既減少紫外線燈和超聲不再是用來制造復雜的光束施海濱緩沖器。
2.3.3 表面質(zhì)量
由于復合技術需要一個階級結構與表面復合,產(chǎn)生了很大的阻礙與高纖維成分。如果是用來捕捉軟件工具或戰(zhàn)略優(yōu)勢,以確保符合電子束治療的周期時間減少,獲得高級的表面變得更加復雜和重要。
而階級的結構面難以復合,但絕非不可能。在縫隙結構上復雜纖維弄濕有出乎意料的平面,因為它是由單向?qū)咏M成,因此。樹脂的一致性和切削表面質(zhì)量,可以簡單地節(jié)約投資和運行費用。更簡單的方法也可以避免采用一種專利塑造一個階級聚合物產(chǎn)品,或者注入熱塑。
3 克服障礙
這些調(diào)查結果導致有些障礙,因為“采用復合結構面臨多重障礙,沒有一個簡單的應急措施迅速加緊部署”但盡管復雜,實施細節(jié)比較簡單,如果聯(lián)合國預計,將先進的理論框架復合。最有效的方法來克服障礙似乎是取代現(xiàn)今的增量?!巴芴狈绞皆O計,高性能原料,現(xiàn)有生產(chǎn)方式,從簡單的組裝和進程。它擁有許多方法繞過障礙,改變汽車工業(yè)先進復合態(tài)度,立即變成有利可圖的機會。如何克服是調(diào)查的主要障礙。
3.1 成本
部分鋼鐵替代合成復合不可能在市場上決定價格,通過便宜的制造或通過節(jié)省汽油,即使節(jié)省鋼材本身幾乎沒有作用。繼續(xù)取代昂貴的材料,因此,在內(nèi)容方面,卻難以或無法量化組裝節(jié)省成本。最后,將綜合部門在整個鋼鐵組裝成本可以提高,特別是混合更長的時間周期。因此,在經(jīng)濟一體化的要求下,往往壓縮塑造,導致部分需要的結構與性能得到最佳的應用。相反,凈化全平臺設計能夠大幅度削減產(chǎn)量計算部分,規(guī)模和復雜性: BIW只有少數(shù)地區(qū)將努力降低問題的嚴重性.物資采購應特別折扣,并通過提高產(chǎn)量、降低市場價格??蓛?yōu)化生產(chǎn)量和市場需求,為了方便,而不是人為地抬高鋼鐵的價格,以滿足需求??梢员A魪椥陨a(chǎn)不僅在數(shù)量上而且在造型上。最后,BIW通過制造更小、更簡單的生產(chǎn)線和其他部件,縮短生產(chǎn)周期時間,提高生產(chǎn)靈活性。
3.2 安全
他們極易成為適合傳統(tǒng)安全設計模式,尤其是采用鋼材為主的設計師,他們把其合成“黑鋼”。綜合設計不產(chǎn)生模糊部分,創(chuàng)造了優(yōu)良印象。然而,清潔設計全方位BIW復合材料可以利用這些'特殊財產(chǎn)。相當于一個超輕混合車輛安全使用的材料和設計優(yōu)勢,以彌補輕質(zhì)量,新的設計方法只有在執(zhí)行制度的水平,而不是僅在個別部件。
3.3 風險
比較常見的危險是全方位的綜合BIW固有的風險,而且往往招致本BIW產(chǎn)業(yè)布局限制。它具有高固定成本和低可變成本銷售額利潤,只有需求收入上不去。此外,大型生產(chǎn)經(jīng)營推向高固定成本,并減少各種模式使其更加成功,每個市場的風險模式。 生產(chǎn)周期長也使新模式落后,所以要進一步提高對災害的風險投資。部分常規(guī)型采用合成,被迫用同一個模式,可以進行類似的風險投資。此相反,先進復合的戰(zhàn)略優(yōu)勢,正好可以提供風險狀況。廉價制造的工具可以少部分材料價格,每部分只有一個定價。 生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的固定費用低,具有較高的可變成本。固定成本低很多可以允許和鼓勵不同經(jīng)營高產(chǎn)品多樣化的市場風險組合。周期極短,切削工具,經(jīng)常更換或翻新很快,不斷改進和加強市場配套發(fā)展??梢匝杆俨槊鞑⒊晒Φ乩谩?
4 結論
科技競爭需要的大量生產(chǎn)汽車技術已經(jīng)被BIW基本上到手。要進一步優(yōu)化科技發(fā)展,但是,作為工業(yè)發(fā)展的正常趨勢:從技術進步需要有足夠的優(yōu)化生產(chǎn)需要,而不是一個重大障礙。汽車工業(yè)的真正障礙是理解不熟悉的原因,例如先進合成、越級設計采用的方法,大量運用于合成出的先進技術。漸進策略可降低短期風險,而且可能導致失敗。
同時了解商品整體系統(tǒng)設計,復合簡單,逐漸克服文化慣性將涉及復雜的、詳細的多層次戰(zhàn)略。主要措施包括不限于對汽車工業(yè)的先進材料戰(zhàn)略利益設計;建立共同的材料、工藝、測試技術數(shù)據(jù)庫,以便規(guī)范和統(tǒng)一市場;合作企業(yè)的先進材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展、優(yōu)化設計等BIW領頭的ULSAB;協(xié)調(diào)長期合作的汽車產(chǎn)業(yè)的思路和先進的合成平等伙伴關系;重點項目戰(zhàn)略和行政協(xié)調(diào)會組織,如自動保障部門從具體到全BIW設計;期貨市場的建立,為穩(wěn)定物價的物質(zhì)??傮w而言,市場潛力迅速形成, 超輕混合的車輛提供了強大的動力,發(fā)展大規(guī)模優(yōu)化,所有要先進BIW復合。此外,潛在競爭力的決定性生產(chǎn)、銷售的優(yōu)勢,全系統(tǒng)設計和網(wǎng)型、靈活、快速生產(chǎn)周期使生產(chǎn)超輕混合的車輛吸引外來司機,甚至讓他們?nèi)コ浞盅h(huán),促使超輕混合的車輛生產(chǎn)。雖然采用清潔方式設計和材料選擇是一個公認的高度不確定性,短期內(nèi),隨著時間的推移這些采用漸進策略可能會付出更大的危險:未能帶領,更不用說迅速效仿競爭對手。汽車工業(yè)尤其危險,因為在這種情況下,多潛在的對手可能尚未出現(xiàn)。但過去的創(chuàng)新,例如,基因影響,福特汽車綜合密集、克萊斯勒和愛國者,證實了遠見和意愿, 正確的越級設計策略加上技術可以迅速轉(zhuǎn)化為學習和成功的產(chǎn)品。有遠見的領導人在美國先進材料和汽車工業(yè)已開始認識并迅速采取行動,堅決奪取新的制高點第一。 這很可能成為1990年及以后的全國最佳工程材料及過程。
參考資料
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