轻巧 高效 价格合理 汽车组件的外形

轻量化技术长期以来一直是，而且肯定会继续是汽车、航空航天工程、造船和许多其他行业的支柱。更轻的材料和组件也有助于减少导致气候变化的排放。但较轻的选择更贵，而且相对高昂的成本阻碍了它们的采用。由于一个由汽车制造商、供应商和研究机构组成的联盟的努力，这种情况即将改变。称为联盟和协调由戴姆勒和弗劳恩霍夫研究所结构耐久性和系统可靠性磅力,这个项目也为设计师一些好消息:事实证明,完全有可能构建组件轻33%的额外的成本每kilogram-saved不到3欧元。

如果我们想应对气候变化，我们就必须遏制汽车的有害排放。一种方法是制造更轻的汽车。汽车制造商在这条路上走得很慢，因为轻型部件价格昂贵。对于经济型汽车来说，它们实在太贵了。如果轻量化设计成为主流，并成为安装部件的主要组成部分，工程师们将不得不设法降低价格。

二氧化碳排放量减少了25%

这正是众多参与欧盟负担得起的轻型汽车联盟项目或短期联盟的合作伙伴所要做的。他们发掘了节约的潜力，开发了技术以抓住最有希望的机会。六个主要的汽车制造商，六个零部件和材料供应商，以及各种研究机构参与了这个由戴姆勒和位于达姆施塔特的弗劳恩霍夫结构耐久性和系统可靠性LBF研究所协调的项目。弗劳恩霍夫LBF的知识管理主管Thilo Bein教授说:“我们共同努力，证明了低成本的轻量级设计是可行的。”作为指定的项目秘书，他负责联系合作伙伴，跟踪结果，组织会议等。“我们成功地将单个部件的重量降低了30%以上，从而将它们在二氧化碳排放中所占的比例降低了25%——每个部件的成本平均只增加了2.67欧元/公斤——这对汽车制造商来说是可以接受的。”该项目的倡导者发现，如果从一开始就考虑二氧化碳和能源平衡，成本甚至可以更低。

设计第一，连接最后

弗劳恩霍夫LBF的科学家们所做的不仅仅是帮助协调这个项目。他们还将自己的研究技能运用到零部件的设计中。工程师必须从下至上地优化汽车零部件的所有新材料。他们微调这些部件的重量、壁厚和自然频率，这些对控制噪音非常重要。为此，常采用有限元法。以挡泥板为例。它的设计者将首先创建一个虚拟模型，然后将其划分成许多小单元来计算和优化这部分的物理行为。这些模型的缺点是它们非常复杂。“这就是为什么我们在弗劳恩霍夫LBF开发了一个参数化模型，极大地简化了这个过程，”Bein说。这些专家简化了模型，降低了模型的复杂性，同时保留了重量、固有频率或壁厚等参数。这个简单的模型用于优化参数，然后这些参数又回到原来的有限元模型中。“这种多参数优化可以在早期的概念阶段和后期的详细设计中使用，”Bein说。研究人员在一个欧宝前端组件的虚拟演示模块上测试了他们的方法，发现这是一个很大的帮助:它使组件的设计具有更少的迭代步骤，并提供了实现目标参数的更好方法。

加入方法也在联盟计划的议程上。它们将以安全可靠的方式连接轻量级组件。开发工作确定了14种不同的合适的连接过程。当需要测试结构耐久性时，弗劳恩霍夫的专家们拿出了他们的专业知识。他们的任务是研究将铆钉与粘接剂结合在一起的混合连接过程，他们让类似部件的样品经受各种循环载荷，以确定接头的耐磨性。弗劳恩霍夫LBF的研究人员还测试了一个塑料丰田车底的结构耐久性。两项测试的结果都很好。

这个项目已经结束了，但该财团决定将其研究扩展到其他领域，因此后续项目正在筹备中。“这些成果将在未来几年流入产品开发领域，”贝因信心十足地表示。