Hexcel复合材料在汽车领域迅速发展-复合材料网

该公司正在追求汽车行业的增长。©Hexcel

Hexcel Group目前正在建立一个坚实的平台,以支持其未来汽车行业的发展。

约有70%的Hexcel业务涉及商用航空航天业,但该公司的工业产品部门正在寻求在众多终端用户子市场中实现增长。其中之一是汽车行业,该公司已经提供了许多产品,包括数千平方米的HiMax三轴碳纤维增强材料。

然而,建立这一成功的一个关键因素在于对复合材料能做什么和不能做什么采取现实的态度。

“如果我们考虑用复合材料替换现有的金属部件而不改变他们所处的设计环境,那么就会出现直接问题,”Hexcel的汽车销售和营销总监Achim Fischereder说。“复合材料与金属有很大不同,具有不同的限制和设计界限。这也延伸到它们如何整合到结构中。“

关键差异

此外,他补充说,基于碳纤维和玻璃纤维的复合材料之间存在关键差异。

“当刚度是零件设计的驱动参数时,基于碳纤维的产品具有明显的优势。然而,由于与玻璃纤维相比光纤价格较高,实现可行的商业案例更具挑战性。当设计师寻求高能量吸收(这对于碰撞驱动应用至关重要)或卓越的疲劳性能时,玻璃纤维产品实际上是更好的选择。“

玻璃纤维复合材料的一个成功案例是HexPly M901预浸料的开发,该预浸料专为板簧开发而成。在此应用中,HexPly M901的固化时间不到15分钟,即使对于非常厚的部件,其机械性能比标准预浸料高15%,并具有增强的疲劳性能。HexPly M901在后固化后提供高达200°C的Tg,面积重量可达1,600 gsm。

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Hexcel为汽车提供多种产品,包括用于车轮的HiMax三轴碳增强材料。©Hexcel

“这种汽车行业应用具有极高的成本竞争力,并利用我们风能业务积累的专业知识,我们已经掌握了重型玻璃预浸料的成本效益,”Fischereder说。“同时,碳纤维部件可以提供其他优势。”

零浪费

他举例说,HexMC-i 2000用于新型车辆传动横梁。

Hexcel开发了零废弃工艺,非常适合大批量生产这些零件,这些零件将车辆底盘的任一侧连接在一起并支撑其传动。

“传动横梁必须坚硬,坚固且耐疲劳,”Fischereder说,“因为它们暴露在路面上,它们还必须能抵抗石屑,以及水和盐引起的腐蚀。”

HexMC-i 2000包含随机定向的单向碳纤维增强预浸料矩形芯片,浸渍有Hexcel M77快速固化环氧树脂。模塑料可在短短两分钟内固化,以生产轻质,坚固和坚硬的部件。

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Hexch的汽车销售和营销总监Achim Fischereder。©Hexcel

HexMC-i 2000专为弥合板材模塑料(SMC)和预浸料之间的价格 - 性能差距而设计,其密度约为钢的硬度的五分之一,其机械性能高度一致。

基于它的传动横梁在性能方面与铝版本相当,但可以轻30-35%。它们由在模具中铺设并压缩成型的预制件生产。可以在一步成型工艺中将肋,铝嵌件和其他功能结合到零件中,与零件的金属版本相比减少了元件数量并降低了成本。

至关重要的是,来自预制件的任何切口可以在材料层之间交错,以在关键区域提供额外的加固,因此,该过程不会产生任何浪费。

杂种

Hexcel还看到了复合材料和金属混合结构的巨大潜力。

“在与碰撞相关的结构中,金属可以通过复合补片非常有效地进行局部加固,我们还证明了预浸料补丁可用于NVH管理。例如,这个概念用于修改带有碳补片的铝制副车架的振动特性,“Fischereder解释道。“结果是与50%重钢副车架相同的振动特性。此外,市场尚未充分探索碳和玻璃结合产生的机会,以尽可能低的成本获得最佳零件性能。

光滑的表面

赫氏材料,包括华邦和PrimeTex织物,以及的HexPly XF3铺面膜现在也广泛地用于化妆品应用,以提供车辆与光滑表面在式1中第一普及。

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碳无卷曲织物。©Hexcel

HiMax非卷曲织物的特点是光滑的平面,允许高性能层压板与PrimeTex织物表面层,以实现编织碳外观。HiMax织物进一步设计用于树脂灌注加工,并可使用HexStitch专业缝合技术进一步个性化。

PrimeTex面料采用扁平编织而成,经纱和纬纱均匀,将封闭系数提高至99.9%。高度均匀的织物非常适合非常轻质的结构,结合了美学吸引力和高机械性能(包括剪切和压缩强度)和非常低的孔隙率。非常轻质的碳纤维,如AS4 3K,98gsm和IM 12K,160gsm,现在是PrimeTex系列的标准产品。

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B柱。©Hexcel

HexPly XF3环氧表面膜可以进一步增强表面,并且需要最少的涂漆准备。它们可与120℃及以上的一系列HexPly预浸料共同固化,重量可达300gsm。它们非常易于处理,具有良好的粘性和悬垂性,也可以打磨。在综合测试中,他们表现出优异的耐老化性能。

这些Hexcel材料的优质表面处理的一个关键例子是兰博基尼的Aventador LP700-4,它采用碳纤维复合材料单壳体结构。选用Hexcel的HexPly M47预浸料,采用PrimeTex碳纤维增强材料和XF3贴面薄膜,以满足碳纤维屋顶的技术挑战和高机械性能要求 - 以及A级表面处理。

电动汽车

展望未来,Hexcel看到了电动汽车(EV)发展的巨大机遇。

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碳屋顶。©Hexcel

“我们在高容量领域正在进行的大多数项目都是针对与内燃机(ICE)汽车相比要求不同的电动汽车,”Fischereder说。“复合材料在EV中的机会特别涉及电池与汽车结构的整合,以及与更高的汽车重量相关的不断变化的碰撞测试要求以及除了乘客之外,现在还有需要保护的电池。在这个领域,我们相信复合材料可以提供非常有效的解决方案,而我们与大众汽车在混合金属复合材料结构上所做的工作就是市场发展方向的一个例子。

“我们现在已经准备好支持自动驾驶汽车和飞行汽车的设计师,我们在航空航天和汽车领域的独特传统必将使我们成为明天设计车辆的理想合作伙伴,”他总结道。