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保時捷Taycan電動跑車的全塑料制動踏板
【塑料機械網(wǎng) 塑料時訊】在電動跑車中，每克的重量都很重要。這就是為什么這一領(lǐng)域的第一款量產(chǎn)車保時捷Taycan使用全塑料制動踏板的原因。該安全關(guān)鍵部件由BOGE Elastmetall GmbH開發(fā)，BOGE Elastmetall是汽車行業(yè)振動技術(shù)和塑料應(yīng)用的供應(yīng)商，與朗盛高性能材料(HPM)業(yè)務(wù)部門密切合作。它的高機械強度和非常低的重量歸功于熱塑性復(fù)合材料的設(shè)計。其結(jié)構(gòu)包括由Tepex dynalite制成的嵌件、由朗盛制成的連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料和若干膠帶。
“這種復(fù)合結(jié)構(gòu)使制動踏板比同類鋼制設(shè)計輕50%。由于采用特制的Tepex嵌件纖維層結(jié)構(gòu)和附加的局部膠帶加固，結(jié)構(gòu)組件滿足了苛刻的荷載要求。自動化技術(shù)使幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的安全關(guān)鍵部件能夠被高效并大規(guī)模地生產(chǎn)，”HPM的Tepex汽車集團的輕量化設(shè)計專家Klaus Vonberg博士解釋說。
Tepex dynalite采用熱塑性材料，通常由連續(xù)玻璃纖維織物層加固。電動跑車制動踏板采用PA 6為基體復(fù)合結(jié)構(gòu)，內(nèi)部含有單向纖維層以及兩層覆蓋層上纖維排列成45°角的織物層。內(nèi)層使部件具有優(yōu)異的拉伸和彎曲強度。
膠帶是一種薄塑料帶，具有單向定向、高強度的連續(xù)纖維，嵌入在熱塑性基體中。制動踏板上使用多條玻璃纖維的膠帶來加固部件底部。由于膠帶和Tepex嵌件由相互兼容的塑料組成，因此可以使用激光將膠帶簡單地焊接到Tepex嵌件上。這就產(chǎn)生了具有纖維層的定制層合板，纖維層精確地遵循載荷路徑，并適應(yīng)特定于載荷的部件要求。嵌件的覆蓋層及其45°纖維層，與頂部的膠帶相結(jié)合，從而確保踏板的高抗扭強度。
“這種特制的纖維層結(jié)構(gòu)以及嵌件和膠帶的組合使得進一步減輕制動踏板的重量成為可能，同時還能實現(xiàn)這種安全關(guān)鍵部件所需的極高的機械特性，”來自BOGE Elastmetall創(chuàng)新中心的Daniel Häffelin博士說。目前在準(zhǔn)備量產(chǎn)的前提下有四種不同的剎車踏板設(shè)計的全塑料版本。對于所有組件版本，負載路徑都進行了優(yōu)化，以適應(yīng)不同的扭轉(zhuǎn)方向。
制動踏板是在一個自動化的過程中制造的，使用混合成型技術(shù)，周期短，適合大規(guī)模生產(chǎn)。該方法在隨后的注射成型過程中集成了Tepex嵌件和膠帶的覆蓋。生產(chǎn)的第一個階段包括使用光學(xué)測量系統(tǒng)精確地校準(zhǔn)膠帶，然后將它們放置在Tepex嵌件上，以便將它們焊接起來。該組件經(jīng)過熱成型，然后用PA 66注塑成型。
電動汽車領(lǐng)域正在為具有定制纖維取向的熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)開辟新的機遇。據(jù)Vonberg介紹：“Tepex嵌件的應(yīng)用實例包括前端系統(tǒng)和保險杠、電氣和電子模塊支架、行李箱和備胎艙、電池外殼和蓋、車輛‘溫室’部分的結(jié)構(gòu)部件以及車身底部保護電池的結(jié)構(gòu)裝飾件。”
相對于金屬結(jié)構(gòu)，Tepex和膠帶復(fù)合設(shè)計的低碳足跡也是一個有利因素。熱塑性復(fù)合材料不僅比這種金屬結(jié)構(gòu)輕得多，而且使用的混合成型方法意味著，它們還能夠以一種節(jié)省重量、能源和成本的方式集成諸如導(dǎo)軌、支架和緊固件等功能。有了這種類型的組件，就不需要耗時的進一步加工，如去毛刺或后工序攻絲等。
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