Proiectarea și optimizarea suporturilor metalice ușoare pentru automobile: de la selecția materialelor la iterație continuă

Selectarea materialelor și design preliminar
Totul începe cu selecția atentă a materialelor. Aliajele de aluminiu sunt prima alegere pentru greutate ușoară paranteze Datorită densității lor mici, a bunurilor mecanice bune și a rezistenței la coroziune. Cu toate acestea, diferite note de aliaj de aluminiu diferă prin rezistență, ductilitate și procesabilitate. Furnizorii trebuie să selecteze cea mai potrivită notă de aliaj de aluminiu în funcție de scenariile specifice de aplicație și cerințele de performanță ale parantezelor. Odată cu avansarea științei materialelor, sunt luate în considerare treptat materiale noi ușoare, cum ar fi aliaje de magneziu, oțeluri de înaltă rezistență și compozite din fibră de carbon. Fiecare are avantaje unice, cum ar fi o rezistență specifică mai mare, o densitate mai mică sau o rezistență mai bună la coroziune.

În etapa de proiectare preliminară, furnizorii vor face idei structurale preliminare pe baza aspectului general al vehiculului, a cerințelor de încărcare a suportului și a limitărilor spațiului de instalare. În acest moment, software-ul de proiectare (CAD) asistat de computer joacă un rol vital, permițând proiectanților să creeze și să modifice rapid modelele de proiectare, evaluând în același timp greutatea, puterea și rentabilitatea diferitelor scheme de proiectare.

Optimizare structurală și design integrat
Optimizarea structurală este nucleul proiectării ușoare. Analizând cu exactitate stresul suportului, proiectanții pot identifica ce părți poartă sarcina principală și ce părți sunt relativ minore. Pe baza acestui lucru, pot fi utilizate, cu pereți subțiri, cu pereți subțiri și alte modele structurale pentru a atinge cerințele de rezistență necesare cu cea mai mică cantitate de material. Acest concept de proiectare a „distribuției la cerere” nu numai că reduce semnificativ greutatea parantezei, dar îmbunătățește și rata de utilizare a materialelor.

Designul integrat este o altă strategie ușoară eficientă. Acesta își propune să integreze mai multe componente funcționale într -o categorie, să reducă numărul de piese și puncte de conectare și, astfel, să reducă greutatea și complexitatea totală. O categorie cu senzori integrați, actuatoare sau canale de cablaj nu numai că reduce greutatea, dar simplifică și procesul de asamblare și îmbunătățește eficiența producției și fiabilitatea vehiculului.

Analiza optimizării topologiei și a simulării
Optimizarea topologiei este o metodă avansată de proiectare bazată pe tehnologia de analiză a elementelor finite (FEA), care găsește automat schema optimă de distribuție a materialelor prin algoritmi pentru atingerea obiectivelor ușoare. În proiectarea parantezelor, optimizarea topologiei poate identifica ce zone pot elimina materialele fără a afecta performanța generală, optimizând astfel structura suportului. Această metodă este deosebit de potrivită pentru forme complexe și modele de paranteze foarte personalizate.

Analiza simulării este un pas cheie în verificarea proiectării. Folosind un software avansat de simulare, furnizorii pot simula și analiza suportul în diferite condiții de muncă, cum ar fi static, dinamic, oboseală și coliziune pentru a -și prezice performanța în mediul de utilizare reală. Acest „test virtual” nu numai că reduce nevoia de testare fizică și reduce costurile, dar, de asemenea, accelerează ciclul de dezvoltare a produsului și îmbunătățește exactitatea proiectării.

Luarea în considerare a procesului de fabricație
Proiectarea și optimizarea trebuie, de asemenea, să ia în considerare pe deplin fezabilitatea procesului de fabricație. Suportele de structură goală pot necesita procese de turnare sau extrudare; În timp ce parantezele cu forme complexe pot necesita prelucrare de precizie sau tehnologie de imprimare 3D. Furnizorii trebuie să lucreze îndeaproape cu echipa de proces de fabricație pentru a se asigura că proiectarea poate fi transformată fără probleme într-un produs real, menținând în același timp rentabilitate.

Iterație continuă și îmbunătățire
Proiectarea și optimizarea este un proces iterativ continuu. Odată cu schimbările continue ale cererii pieței și avansarea continuă a tehnologiei, furnizorii trebuie să îmbunătățească și să optimizeze continuu proiectarea grupului. Aceasta poate include utilizarea de noi materiale, noi procese sau reglarea fină a proiectelor existente pentru a îmbunătăți performanța, a reduce costurile sau a îndeplini noi cerințe de reglementare.3