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关于复合材料论文范文,与汽车制造商力推碳复合材料相关论文答辩
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对于大量的主流汽车制造商而言,已长期应用于航空的坚固而又轻巧的碳纤维复合材料仍旧过于昂贵.尽管产量并不能足够快地分摊高昂的材料成本,但汽车制造商正在开始尝试：碳复合材料,以期金属上的重量能减少30%到40%. 所以复合材料制造商经常与汽车制造商合作,正在致力于低成本材料的开发,但在工艺上更适合大批量生产复杂形状.
合适的汽车制造商如奥迪、宝马、戴姆勒和兰博基尼都已经启动了该发展项目,也有电动汽车制造商也加入其中了.但主流制造中采纳这样的材料曾有一些困难.Jim deVries,福特汽车公司的材料制造研究全球经理在采访中表示,对于碳的影响,汽车行业必须克服三大挑战：减少纤维成本,创建基础设施保证足够数量的供应,以及创建规模制造流程.
讨论碳复合材料的使用有时被认为是碳和轻钢或铝.但这不是汽车公司所认为的,Jay Baron,汽车轻量化材料联盟（CALM）总监及汽车研究中心（CAR）总裁告诉我们.CALM联盟的会员分别会见了福特、通用汽车和克莱斯勒的代表一起讨论轻量化的战略和阻碍.该组织的立场是混合材料需求来实现轻量化.Baron介绍说：当汽车公司的工程师被问及他们为何积极引入新材料,他们回答他们的目标不是让汽车更轻,而是让汽车更省油.轻量化是唯一的途径.真正的竞争不是碳纤维与铝,而是轻量化技术对决其他燃料节省技术.
Baron说到,如果不考虑成本,碳纤维是轻量化中最吸引人的轻量化材料.CALM联盟正在探索机会,需要开发路线图来实现低成本、高产量的复合材料生产.
汽车制造商预言当碳复合材料将会进军主流制造,可由各自公司而因地制宜.Baron还说到,不同汽车公司的不同功能会根据自身的有不同角度采纳这些新技术.
例如,研究人员可能会认为一种技术很快就可实现,而产品设计团队会说他们可以在设计中采纳,但在制造中该技术可能无法保证正确地生产,而采购人员可能找不到足够的供应商提供技术产品.他们得在供应链上寻找替代品.
陶氏汽车系统复合材料全球战略营销经理Peter Cate说,引入复合材料的一个主要挑战是事实上汽车行业是建立在金属技术上的,主要是钢和铝.而转到另一个不同的技术则意味着
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一种方法是通过工程联合开发项目.通常,这包括汽车OEM制造商和材料供应商,有时也有部件制造商.通用汽车公司与帝人公司就日本碳素纤维签署了联合开发协议,复合材料生产商的压缩成型过程加快了制造速度并使得大规模生产更有效.周期时间在一分钟内,符合汽车制造商批量生产汽车的时间要求,并加速样机生产和性能测试.这个时间周期也大大少于传统碳复合材料五分钟的热固性树脂塑模成型的时间要求.
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福特和陶氏汽车系统的联合开发协议也致力于为主流制造业发展碳纤维复合材料.两家公司研究小组将研究集中在材料和工艺上.他们的目标是建立汽车级别的碳纤维经济的来源,同时开发用于批量汽车生产应用的制造方法.
这个项目的早期工作已经确定了一些细节,比如流程和材料将是开发重点,以及针对哪些车型,deVries说到：“稍后,我们要证明这些材料和流程,并加以运行.该项目结束时我们应该在特定车型、特定组件和系统中达到预定的目标.”
汽车行业还需要定义什么是汽车等级的碳纤维材料.根据deVries的观点：
航天级别的碳材料需要更高等级的强度,而我们汽车真的不需要.我们很多工作的目标是要得到足够的刚度.在福特GT和野马500中已经有碳纤维了,所以我们有了一些经验,但是产量低和周期时间长.而批量生产需要周期时间短.如何定义取决于部件和生产量.就这个协议而言,我们正在尽力做到五分钟内完成.
可持续协议中的长远目标是开发纤维和树脂的系统, 以及制造过程,并在生产中可量产.陶氏汽车系统全球研发总监Florian Schattenmann认为.
我们不仅需要确定碳纤维成本,也需要确定生产能力.这种合作将撬动陶氏开始与橡树岭国家实验室就该项目一起展开的工作,该项目由美国能源部拨款资助.
该协议还利用了陶氏与土耳其碳纤维生产商AKSA的合资企业,其重点是大规模的生产能力来生产和商业化碳纤维和衍生品.deVries说到：主要的考虑是世界上能否有足够的碳纤维来满足了主流汽车制造业.到目前为止,碳材料被用于低产量的行业：航天、体育器材、风力涡轮机和赛车.
由于陶氏与AKSA合资,双方有几个途径来解决成本和基础设施问题.
另一个主要的联合开发项目是由英国Umeco结构材料公司为首的集团,包括阿斯顿马丁拉贡达牌汽车,三角洲赛车运动,ABB机器人和五角形工程服务公司.Elaine Arnold, UmecoR&T协作的项目经理表示,ACOMPLICE项目,由英国科技战略委员会合作研究和发展项目赞助,将逐步克服一些成本和高性能碳复合材料生产周期的的挑战.
该文来源 http://www.sxsky.net/jingji/0450501.html
ACOMPLICE是研究热固性复合材料的,Arnold说：为克服成本问题,我们正在寻求树脂处理标准来减少周期以期加工得更快.我们也观察纤维排列和替代方法来加速生产,这样可以减少手工劳动生产所需组件.我们也正在考虑不同的纤维组成,虽然很显然我们想保持纤维排列以保持材料的力学性能.我们在寻找其他的方法来处理新开发的纤维组织来减少所需的时间,从而强化材料.
该集团把白车身和其他结构性组件视为主要的候选来实现轻量化,但动力系统不变.这将利用以前Umeco的项目,ARMATRUE,是旨在用机器人模拟人工分层动作.Arnold说到：我们希望从ARMATURE推进IP以扩大这项技术,这样就可以结合树脂配方和材料的发展,最大限度地提供机器人技术.机器人的使用将在生产复合材料零件上很大程度上地提高生产速度.还促进预成型路线,如厚度叠加和取向.我们正在尝试比人工更准确地定位板层和更高速率的方法.
其他可以改进的空间还包括标准和软件.尤其是树脂的,但即使纤维也没有行业标准,Baron说.“采购没有建立规范.因此需要开发标准.另一个标准需求是测试产品.”
达索CATIA复合材料产品专家Rani Richardson说：大多数公司主流是在批量生产的汽车中使用CAD、CAM、CAE设计工具用于模拟金属性能和塑料部件.现在这是一个挑战了,要为复合材料的工艺性而设计并转向新一代的复合材料软件和程序.
汽车制造商想要从航空碳复合材料那里学习,“所以我们利用一些行业的技术来做虚拟设计与测试.”Richardson说.主要的挑战在于在主流汽车应用程序上使用为航空设计的复合仿真工具是存在潜在不同的几何形状和材料选择的.为了让生产过程更简便和更全包,每个行业使用的工具都需要变得越来越聪明和更有效率.她说：“例如,航空航天和汽车工业正致力于在复合生产中让一些最乏味的工作自动化,比如替代用激光投影机工具做的手糊工作.”
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