デュッセルドルフ、2024年10月15日 – コンバーチブルのファブリックルーフは、安全性、外観、機能性の面で非常に複雑なアセンブリです。したがって、それらの設計は常に困難です。ドイツの高級自動車メーカーの新しいコンバーチブルの例は、ハイテク熱可塑性がそのような部品の設計に新たな機会を開くことを示しています。全自動ファブリックアコースティックソフトトップには、エンバリオの軽量Tepex®およびDurethan®構造材料で作られたルーフクロスメンバーがフロントに装備されています。それらはマグネシウムの代替品として機能します。エンバリオは、ファクマ2024トレードショーでクロスメンバーを発表します。
クロスメンバーは、ボディ構造のルーフフレームでソフトトップをロックおよびロック解除するために使用されるアクチュエータとキネマティクスを保持します。これまで、これらのコンポーネントはプラスチックカバー付きのマグネシウムアセンブリに統合されていました。しかし、このカバーは内装部品に見え、ルーフライナーの長さを短くしました。アセンブリは現在、ほとんどが高性能プラスチックでできています。
「エンバリオのプラスチック製品が提供する設計の自由度と材料の選択に関する柔軟性のおかげで、下部のコンポーネントを閉じ、ルーフライナーをAピラーまで延長することができました。これにより、車両の内装部品はより均質で調和のとれた、したがってエレガントな全体的な外観になります。さらに、この設計により、前の画面に戻るマグネシウムバージョンよりも700グラム軽量化され、必要なコンポーネントの50%を節約できます」と、ソフトトップクロスメンバーのメーカーであるRöchling 自動車の構造軽量グローバル製品マネージャーであるマティアス・シュッテは説明しています。
プロジェクト成功の鍵となるエンバリオエンジニアリングサービス
クロスメンバーの設計は、狭い設置スペース、複雑な形状、高負荷のために非常に困難でした。
「それにもかかわらず、安全性、機能、外観に関する高い要件も満たす設計仕様に従ってプラスチックコンポーネントを設計することができました」とSchütte氏は説明しました。この成功は、エンバリオとレシュリング自動車の緊密な協力のおかげで可能になりました。
「設計材料に加えて、プロジェクトにはさまざまなエンジニアリングサービスも提供しました。私たちは、プラスチック部品の開発のすべての段階、すべての連続生産の開始までの道のりを支援するために、パートナーにこれらの種類のサービスを提供しています。この専門知識は、特に挑戦的でイノベーション主導の新しいプロジェクトの文脈でお客様に報われます」と、エンバリオのTepex®セールス&ビジネス開発マネージャーであるクラウス・フォンバーグ博士は述べています。
補強複合材による高い部品剛性
ソフトトップクロスメンバーは、コンバーチブルのソフトトップの端にあり、ルーフを閉じるとフロントガラスのルーフフレームにしっかりと接続されます。構造部品はハイブリッド成形技術で製造。この方法は、熱可塑性繊維強化複合材の成形と射出成形を1つのツールで組み合わせたものです。ここでは、エンバリオの連続ガラス繊維強化ポリアミド6ベースのTepex®ダイナライト102-RG600の一部が複合材として使用されています。ソフトトップクロスメンバーの前端を構成し、コンポーネント全体を補強します。Durethan® BKV50H2.0 は、使用される射出成形材料です。このポリアミド6コンパウンドは、重量比で50%のガラス繊維で強化されており、これもエンバリオによって製造されています。
たった1つのプロセスステップで生産
プラスチックソフトトップキャリアはトラフ形状であり、その後、ファブリックソフトトップに接続するキャップで密封されます。キャリアの繊細で負荷経路に適合した内部構造は、マウント、ガイド、ベアリング、開口部、留め具などを保持します。これらをマグネシウムダイカストで実装することは、非常に複雑な作業でした。たとえば、かなりの手直しが必要だったでしょう。対照的に、ハイブリッド成形法には、射出成形によって多数の機能が統合された手直しのないプラスチック部品を製造するプロセスステップが1つだけあります。
均一な金型充填
ソフトトップキャリアのエンバリオエンジニアリングサービスには、金型充填の詳細なモールドフロー解析も含まれていました。ハイブリッド成形法では、部品の内部構造が複雑で幅が広いため、キャビティの充填は容易ではありません。その結果、溶融プラスチックはそれに応じて長い流路を有する。それにもかかわらず大きい用具が均等に満ちることができるゲートの概念は開発された。このようにして、構造部品の機械的性能を損なうウェルドラインの形成を大幅に防止することができる。
複雑な荷重ケースの統合シミュレーション
モールドフロー解析は、コンポーネントの反りを最小限に抑え、コンポーネント内のガラス繊維の局所的な配向を決定するのにも役立ちました。後者は、統合シミュレーションによってさまざまな機械的荷重ケースを正確に計算するための重要な入力パラメータです。
「私たちは、さまざまな衝突代替荷重ケースを研究し、風荷重下でのソフトトップ生地の張力とシールの圧縮の結果として部品に加えられる力を分析しました。結果に基づいてコンポーネント設計を適応および最適化し、コンポーネントをボディに統合する際の公差要件を考慮しました」とVonbergは説明しました。
アッパーボディの軽量化設計の明るい展望
キャリアは、構造およびボディコンポーネントの軽量設計にTepex®を使用することがいかに有用であるかを示しています。これは、特に車両の上部領域(温室)のコンポーネントに適用されます。
「当社の軽量複合材料は、車両の重心を下げ、それによってビークルダイナミクスを向上させるのに役立ちます」と、エンバリオのグローバルセールス&ビジネス開発Tepex®ディレクターであるヘンリックプラッゲンボルグは強調しました。
たとえば、エンバリオはパートナーと協力して、Tepex®複合設計のポルシェ911コンバーチブル用のAピラーの開発にすでに成功しています。「BピラーとCピラー、ルーフボウ、さらにはフロントガラスのフレーム全体も実装できると期待しています」とPlaggenborg氏は続けます。
温室のコンポーネントとは別に、Tepex®を使用した複合設計は、ドアシル、縦方向部材、クロスメンバーの補強など、下部ボディにも使用される可能性が高くなります。複合材材料は、これらの用途すべての金属の代替品として機能し、それによって軽量化、たとえば電気自動車の航続距離を延ばすのに役立ちます。
Fakuma は、2024 年 10 月 15 日から 19 日までフリードリヒスハーフェン エキシビション センターで開催されます。エンバリオのブースはホールB4のブース#4302にあります。
エンバリオが提供する製品とサービスの詳細については、 www.envalior.com をご覧ください。
ルーフクロスメンバーは、エンバリオの軽量Tepex®およびDurethan®構造材料で作られています。構造部品の設計は、設置スペースが狭く、形状が複雑で、負荷が高いため、非常に困難でした。それにもかかわらず、安全性、機能、外観に関する高い要件を満たすことができました。
写真:エンバリオ
会社概要 エンバリオ
エンバリオは、世界中に4,000人以上の従業員を擁するエンジニアリング材料のグローバルリーダーです。ランクセス・パフォーマンスマテリアルとDSMエンジニアリング・マテリアルズの合併により2023年に設立されました。顧客主導のイノベーションの長い実績を持つエンバリオは、持続可能で高性能な材料ソリューションの開発を専門としています。重点市場には、自動車、ニューモビリティ、エレクトロニクスおよび電気、および消費財が含まれます。詳細については、 www.envalior.com をご覧ください。
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キャンディス・ルーロ
