Materiale pentru reducerea greutății vehiculului - Astăzi; s Autovehicule
O nouă generație de tehnologie de gestionare a materialelor va deschide o fereastră pentru vehicule mai ușoare și mai eficiente.
Mandatele europene și nord-americane pentru reducerea consumului de combustibil și a emisiilor de țevi de eșapament exercită o presiune enormă asupra producătorilor auto de automobile pentru a îmbunătăți kilometrajul vehiculelor existente și a dezvolta noi modele eficiente. SUA. Standardul mediu de economie de combustibil corporativ (CAFE) crește singur la 54,5 mpg până în 2025, ceea ce înseamnă că OEM-urile auto sunt la fața locului acum pentru a oferi performanțe mult mai bune în următorii 10 ani.
Cea mai promițătoare cale către o eficiență mai mare a consumului de combustibil este reducerea greutății vehiculelor. Greutatea unui automobil este responsabilă pentru mai mult de două treimi din energia necesară pentru deplasarea acestuia. Drept urmare, mulți producători OEM accelerează adoptarea de materiale avansate pentru a reduce greutatea automobilelor și camioanelor.
Compozitele, materialele plastice armate și oțel și aluminiu ușor sunt desfășurate în industria auto la rate record pentru a îmbunătăți consumul de combustibil. OEM-urile de automobile integrează materiale noi în piese și ansambluri în proiectele existente și dezvoltă platforme complet reinventate în jurul lor, cum ar fi BMW i3 și i8.
Noile sisteme de materiale oferă beneficii semnificative în ceea ce privește greutatea și rigiditatea specifice. Cu toate acestea, datorită variabilității lor datorită noilor metode de fabricație și lipsei de familiaritate a inginerilor cu acestea, noile sisteme de materiale necesită în mod semnificativ mai multe și diferite tipuri de testare - potențial crescând costul inițial. Această extindere a testării obligă OEM-urile să regândească modul în care sunt gestionate sistemele de materiale și modul în care acestea trebuie să evolueze pentru a susține utilizări mai largi ale noilor materiale.
Gestionarea materialelor avansate
Metalele și materialele plastice tradiționale au fost folosite în proiectarea auto de zeci de ani, astfel încât inginerii au acumulat o cantitate enormă de cunoștințe despre comportamentul lor. Materialele tradiționale se comportă izotrop, ceea ce înseamnă că se comportă mai consecvent decât materialele noi cu proprietăți anizotrope. De exemplu, o piesă din oțel va fi uniform rigidă pe toată geometria sa. O parte realizată dintr-un material nou, cum ar fi un compozit, poate fi fabricată pentru a fi mai rigidă într-o zonă decât alta.
Această variabilitate în noul material creează oportunități de reducere a greutății, dar complică și determinarea modului în care piesele și ansamblurile se deformează și se defectează. Această variabilitate este o intrare complet nouă în ingineria auto: ideea că materialul în sine este o variabilă de proiectare care poate fi optimizată.
Având în vedere acest nou univers de variabile, OEM-urile auto trebuie să îndeplinească un set complet nou de nevoi de afaceri înainte de a putea integra pe scară largă noi materiale în proiectarea vehiculelor. Cele mai multe dintre ele se învârt în jurul necesității de a colecta, gestiona și aplica materiale noi și date de testare.
Se estimează că numărul de teste într-un program de vehicule compozite - în comparație cu omologul său metalic - a crescut cu un ordin de mărime, provocând o creștere semnificativă a volumului de lucru, a procesării și a gestionării datelor. Această creștere creează trei nevoi critice de afaceri.
Primul este de a captura datele de testare într-un mod organizat logic, căutabil și automat. Reducerea datelor de testare în proprietăți care pot fi utilizate în proiectare și analiză trebuie să fie uniformă și eficientă.
A doua nevoie este de a urmări toate datele de testare a materialului. Noile sisteme de materiale necesită captarea nu numai a datelor de testare, ci și a procesului și a datelor de fabricație care au intrat în realizarea specimenelor de testare a materialului. Aceasta include urmărirea procesului de fabricație, a mediului (cum ar fi umiditatea sau temperatura pe tot parcursul procesului) și datele despre materiale (timp de depozitare etc.). Modificările în oricare dintre aceste condiții pot afecta foarte mult datele testelor.
Ultima nevoie este simplificarea cantității de testare fizică pentru a reduce costurile și a scurta ciclurile de dezvoltare. Reducerea numărului de teste fizice poate fi realizată utilizând simularea bazată pe principiile ingineriei integrate a materialelor de calcul (ICME). Construirea și simularea cu precizie a unui test fizic al probei ar reduce practic costurile și timpul de dezvoltare, oferind un ROI direct.
Aceste date de simulare ar trebui gestionate și întreținute în același sistem ca și datele fizice. Cu toate acestea, această abordare necesită amestecarea disciplinelor de simulare, știința materialelor și calculul de înaltă performanță în sistemele tehnologice integrate. Aceste sisteme nu există încă, dar se apropie rapid pe măsură ce nevoia lor evoluează.
Managementul datelor materiale
Tehnologia fundamentală pentru sisteme integrate de simulare/date de materiale a apărut atunci când instrumentele de gestionare a datelor de proiectare a materialelor au intrat pe piață pentru prima dată în 1989 cu introducerea MIL-HDBK5 și Mvision, prima bază de date de materiale disponibile comercial și sistemul de gestionare a datelor de materiale. PDA Engineering le-a dezvoltat ca răspuns la un contract al Forțelor Aeriene pentru a îmbunătăți gestionarea materialelor.
O piață a apărut în jurul acestor produse și a generat inovații până în 2000. Furnizorii de software au dezvoltat bănci de date digitalizate pentru date de referință, proiectare și standarde și instrumente integrate de gestionare a datelor de materiale, cu sisteme de inginerie asistată de computer (CAE) și sisteme de proiectare (CAD) și platforme de gestionare a datelor despre produse. Acestea au oferit capacitatea de a stoca date și de a le reduce în cantități acceptabile pentru simulare, căutare și comparare.