Полиамид DuPont Zytel заменит металл в элементах автомобильных двигателей компании Daimler AG
На выставке «Интерпластика 2016» подразделение конструкционных полимеров компании DuPont (DuPont Performance Polymers) продемонстрирует, насколько точно его системы высокотехнологичного анизотропного компьютерного моделирования могут спрогнозировать реальные эксплуатационные характеристики деталей опорных кронштейнов для автомобильных двигателей, изготовленных из полиамида DuPont™ Zytel®. Конструкция опорных кронштейнов или стоек, стабилизирующих и выравнивающих положение двигателя, была разработана совместно с ElringKlinger в Daimler AG в очень сжатые сроки, что позволило снизить затраты и сократить производственный цикл по сравнению со стандартными деталями, изготовленными методом литья под давлением.
Пластик помогает повысить эффективность сжигания топлива, а также комфорт и безопасность вождения
Так как эти детали должны выдерживать большую статическую нагрузку и давление, обусловленное крутящим моментом двигателя, вместо металла рабочая команда проекта использовала армированный стекловолокном термостабилизированный полимер Zytel®. Помимо способности поглощать шум, вибрацию и толчки эта оптимизированная разновидность нейлона Zytel® смогла предложить необходимое сочетание прочности, жесткости и сопротивления ползучести, деформации и усталости материала под воздействием нагрузки и давления. Еще одно преимущество Zytel® перед металлом – низкая теплопроводность – позволяет снизить темпы старения деталей и примыкающих к ним компонентов.
Компьютерное моделирование для решения инженерных задач
Компания DuPont использует продвинутые системы микромеханического моделирования материалов с помощью платформы Digimat™ для оптимизации процесса моделирования армированных стекловолокном полимерных материалов методом конечных элементов, а также для проведения точного анализа локальных изменений свойств материалов и определения возможных слабых мест в дизайне конструкций. Согласно полученным результатам и в соответствии с прогнозами, разработанными на основе общих данных еще до реального тестирования готовых деталей, пластиковые стойки для двигателей, утвержденные компанией Daimler AG, могут полностью заменить металлические, обеспечивая при этом более высокий уровень шумоподавления и оказывая положительное влияние на эффективность расходования топлива, комфорт и безопасность вождения.
«Прогнозирование стало частью нашей ключевой компетенции в рамках деятельности по расширению возможностей для применения материалов, – отмечает Патрик Казук, руководитель автомобильного подразделения DuPont Performance Polymers. – Мы должны помочь рынку подтвердить возможность использования наших решений для снижения затрат средств и времени».
«Крайне важно иметь возможность доверять прогнозам систем компьютерного моделирования процессов во избежание непредвиденных задержек и сбоев в процессе разработки наших двигателей и их тестирования. Компания DuPont доказала и продемонстрировала надежность своих прогнозов в ходе создания стоек для двигателя. В процессе компьютерного моделирования реальных ситуаций использования, а также тестирования запчастей, испытаний на виброплощадке и дороге для нас не было никаких сюрпризов – состояние деталей вполне соответствовало прогнозам. В результате мы смогли одобрить их производство из Zytel® с полной уверенностью в их будущих эксплуатационных характеристиках», – подчеркивает Гернот Курцер, главный инженер Daimler AG.
Ведущий мировой поставщик силовых цепей и автомобильных запчастей, компания ElringKlinger, сыграл в данном проекте ключевую роль, работая в тесном сотрудничестве с Daimler AG и DuPont над оптимизацией конструкции деталей из пластика для замены металлических, создав литейную форму, призванную использовать лучшие характеристики полимера Zytel®, разработав производственный процесс и процедуры контроля качества и осуществив первичные испытания этой крайне важной детали автомобиля.
«Одним из ключевых преимуществ работы с DuPont стали необычайная открытость и прозрачность процесса обмена данными и знаниями для обеспечения наилучших возможных результатов. Мы смогли применить результаты продвинутого моделирования материалов, проведенного непосредственно в DuPont, в целях прогнозирования поведения пластика в процессе литья под давлением и затем при краш-тестах еще до реальных испытаний компании Daimler AG. Это позволило нам создать оптимизированную форму для отливки деталей из данного материала, разработать металлические вставки, укрепившие целостность конструкции, а также сократить сроки изготовления опытных образцов», – говорит Клаус Бендл, руководитель подразделения разработок в ElringKlinger AG.
