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轻量化ℱ兰博基尼用事实证明碳纤维的强度有多大 兰博基尼的碳纤维之路

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近日,芝加哥的一对夫妇在停车时误把油门当刹车,导致了自己的爱车变成了铲车,同时也连累了前方的本田思域。

据兰博基尼车主回忆,他们由于去吃饭而着急停车,因此愚蠢的误踩了油门,这台兰博基尼Huracan的加速真不是盖的,瞬间就冲了出去,导致了事故的发生。

幸运的是,事件发生后没有人员受伤,Huracan Spyder的两名乘客都没有受伤。

即使没有屋顶,Huracan Spyder对于其乘客的保护也是值得称道的,兰博基尼的楔形在这样的事故中没有吸收冲击力,而是插入前车下方,此举分散了大量的冲击力。

截至事件发生,这台本田思域还未有车主前来认领,但兰博基尼车主霸气的表示,自己可以为本田车主换一台新思域。

兰博基尼的碳纤维之路

众所周知,碳纤维拥有令人难以置信的强度-重量比。兰博基尼汽车在碳纤维的研发上取得了巨大进展,并根据具体的项目要求一次又一次地发展了这项应用技术。

创新材料

兰博基尼早在1982年9月就开始使用复合材料。当时的兰博基尼新车总经理兼工程师Giulio Alfieri利用一笔欧洲融资,开始使用复合材料来设计和制造一款试验车。为此,兰博基尼汽车公司决定聘请阿莱尼亚航空的航天工程师Rosario Vizzini先生来参与设计。在此之前,Rosario Vizzini先生一直担任美国西雅图波音公司的顾问。而该公司就是由碳纤维打造的B-767飞机的制造商。 1983年初,工程师Vizzini开始为当时最新款的兰博基尼Countach初步设计一种碳纤维增强塑料(CFRP)的车身。不过这款车从没正式亮相过。变身之后的Countach拥有100%的碳纤维复合材料壳体,体重较Countach的参考模型减少了约500千克。同时,它的性能上也获得了优化:仅凭一个略有加强的490CV电机,Countach在Nardò的赛道上仍然跑出了超过330公里的时速。 纵观其历史,兰博基尼汽车在复合材料的研发上投入得越来越多,并且在2007年建立了一个专门的内部研发部门,即先进的复合材料研究中心(ACRC)。该中心致力于研究创新型材料和发展关于碳纤维应用的新兴概念和技术,以实现汽车及其部件性能/重量比的最大化。该部门由设计和制造两部分组成,这两部分同时执行产品开发的所有阶段。并行工程(Concurrent Engineering)使得团队能够多功能性地进行设计与整合不断发展的技术工艺,从而实现越来越极端的技术要求。该部门也负责生产备件和修理Aventador的单壳式车体。兰博基尼及其专业团队是唯一在公司内部拥有实现复合材料整个周期的专业知识的制造商:从一个想法的诞生到概念、再到产品创造,最后到修理。为了持续改进汽车的性能、轻量化设计和安全性,设计部门专门针对碳纤维的利用来开发和选择材料、技术和创新型解决方案,从而实现迄今为止汽车领域无法想象的“超级”部件。

此外,兰博基尼和波音公司在2007年开展合作。这使得运用于航天航空领域的技术转移到汽车领域中来。合作的重点放在抗冲击性(耐撞性)、车辆工程中的BBA模块化方法(积木式方法)和符合材料的修复技术上。

2014年,兰博基尼汽车在美国西雅图组建成立ACSL NPO,随后该项目于2016年6月正式落成。这间实验室由Paolo Feraboli教授领导,开展的工作与位于意大利圣亚加塔•波隆尼的ACRC所做的工作形成互补。位于意大利圣亚加塔•波隆尼的ACSL NPO负责研究运用于航空航天领域的技术工艺,将这些领域的想法转移成概念和解决方案,并验证到产品上。

因此,兰博基尼持续保持着在复合材料领域的领先地位。通过与波音、西雅图的先进复合结构实验室、意大利及海外科研院所和大学的合作,兰博基尼公司总是作为“先行者”迎接在这个不断变化的领域里出现的全新挑战。

 

超过三十年的研究

30多年来,兰博基尼通过一项国际研究在汽车领域应用和发展了碳纤维技术,该研究也包括位于西雅图的先进复合结构实验室(ACSL)。

通过与波音公司的合作,兰博基尼开启了复合材料的新舞台,确立了自己在碳纤维研究前沿汽车制造商的领先地位。

SESTO ELEMENTO

兰博基尼与航空领域伙伴的合作诞生了一款车型Sesto Elemento。

这是一项将与航空航天的设计合作赋予实践的高科技项目,实现了没使用碳纤维之前绝对不能取得的成效。

兰博基尼的Sesto Elemento通过使用先进碳纤维技术获得超轻结构,从而能够提供卓越性能,百公里加速只需2.5秒。这款车是轻量化车身工程的杰作,印证了兰博基尼在碳纤维技术和材料选择上的成就。Sesto Elemento(第六元素)这个名字源自于元素周期表,其中碳位于第六位。这款车的底部有一个由锻造复合材料制成的单体式车壳。单体式车壳是一个非常坚固、刚性、安全和轻巧的结构。为了够确保能打造成为一款高性能的跑车,车子的单壳体、前部、外部车身、减震器、主要悬挂部件、轮毂和传动轴都由碳纤维制造。正如Sesto Elemento,它有更好的加速度性能、出色的操纵性和更短的制动距离。兰博基尼Sesto Elemento的设计有一种看一眼就感受到的动感,它在展示高性能的同时展现了一种超脱的优雅。

Sesto Elemento将兰博基尼的品牌设计提升到了一个新的高度。同时,兰博基尼将Sesto Elemento与锻造复合材料相结合,来迎接兰博基尼汽车未来技术挑战。

CARBONSKIN(碳皮肤)®

在兰博基尼的历史中,具有热固性矩阵的碳纤维被命名为CARBONSKIN(碳皮肤)®。

该材料会随着温度升高而变硬,自80年代以来一直被用于美观的结构和刚性部件的研发中。

为了能够再一次创新,兰博基尼汽车借鉴来自航天航空领域的灵感,首次将其思维扩展到了柔性材料领域。在经过多年的研究和发展后,兰博基尼构想出了一种具有柔性矩阵并且适合应用于汽车内部的新材料。

CarbonSkin®完全由兰博基尼汽车的研发团队ACRC研发,符合汽车领域的所有认证和验证要求。该产品以名称“CarbonSkin®”取得了世界范围内的专利权,是世界上唯一能够满足大众集团质量和认证要求的产品。

这种创新型材料除了减轻重量(Alcantara减轻28%,Pelle减轻65%)之外,还提供作为碳纤维自然特性的独特美感,三维效果。与任何其他材料相比,其触感具有能立刻感知的柔软。

AVENTADOR单体式车壳

碳纤维在汽车驾驶室内部的结构性利用和技术工艺不断的发展,使兰博基尼于2011年在Aventador超级跑车上实现了一种创新的碳纤维单体式车壳。该壳体从一开始就作为单一的碳纤维结构来构思和设计,并且完全由位于意大利圣亚加塔•波隆尼的总部生产。

兰博基尼的这款单壳体是“模块化”的,它能够将构成汽车驾驶室内部、地面和顶棚的所有部件集成到一个单一结构中。得益于在项目进行中的开发集成,兰博基尼充分利用了复合材料的超强刚性和它们的灵活性,使得单壳体模块的重量仅为147.5千克,并且看起来是一个单一、单块的壳体。同时,设计模块化的实现,确保了相同设备生产上模块版本的单一性。

构成单壳体的每个部件都由ACRC设计,具有一个特定功能,并且采用三项专门的技术生产。单壳体的批量生产在位于意大利圣亚加塔•波隆尼的总部。该单壳体通过Aventador初次亮相,具有最高质量的工业工艺水平,并且采用了多种的碳纤维技术。其中最重要的技术是兰博基尼汽车拥有专利权的“RTM Lambo®”,这与传统技术相比在经济上具有明显的优势。

在总部生产单壳体的决策使得兰博基尼在与具有类似结构的竞争对手相比中具有一个最重要的成本优势。它们的统计值超出了3倍到5倍。

中央单壳体的前部和后部被连接到一个铝制框架上该设计旨在当装有电机、传动器和悬挂系统的车身前部或者后部发生碰撞,且与单壳体结合时能吸收碰撞产生的能量。整个框架仅重229.5千克,能够提供一个前所未有的抗扭刚度,可达35,000N/m。这个工程解决方案能够确保如Aventador那样的超级跑车的所有性能要求,使其在位于Nürburgring的赛道上取得了卓越的时间成绩。

 Forged Composite

2013年,位于德国慕尼黑的欧洲专利局(EPO)兰博基尼公开Aventador的滚动底盘 ,以作为获得数项专利的创新设计示例。兰博基尼与欧洲专利局的合作持续了多年。在合作中,应用于兰博基尼Aventador的多项创新技术和基于碳纤维的工艺已经取得了专利,如锻造复合材料(Forged Composite®)、碳皮肤(CarbonSkin®)以及其他正在研发的技术 。

来源:车扯、碳纤维生产技术

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来源:碳纤维生产技术
复合材料碰撞航空航天汽车电机材料传动试验
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首次发布时间:2024-08-22
最近编辑:21天前
碳纤维生产技术
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研报ℱ2018年全球碳纤维应用市场分析

碳纤维各领域应用广泛碳纤维是发展国防军工与国民经济的重要战略物资,广泛应用于风电叶片、航空航天、体育用品、汽车工业、混配模成型、压力容器、建筑补强、电子电器等领域。2017年,风电叶片依然是碳纤维第一大应用领域,其消费占碳纤维总需求量的23.5%;航空航天是除风电叶片外的碳纤维第二大应用领域,其消费量占碳纤维总量的22.8%;体育休闲、汽车工业、混配模成型、压力容器、建筑补强的消费量分别占碳纤维总需求量的15.7%、11.6%、8.2%、6.7%、3.8%。风电叶片需求持续回暖随着地底矿业能源的不断减少和大气污染情况的日益严重,清洁可持续能源的发展利用逐渐被国家重视其中对环境影响很小的风力发电项目备受瞩目。风力发电中风机叶片是非常关键的一个部件,大型风电设备对于叶片的强度、重量、结构等有着严格的要求,传统材料很难满足要求,碳纤维这种性能优秀的材料进入行业视线。碳纤维要比玻璃纤维刚度大三倍,制作出来的碳纤维制品要比玻璃钢性能优秀很多。另外在其重量优势也非常明显,更轻的风叶能够降低风力发电的成本,提升叶片的质量和整套发电设备的总体性能。全球风电叶片对碳纤维的需求在2013年急剧下滑,主要原因是2013年国际新增装机容量的下降。2014年以来,全球风电叶片对碳纤维的需求持续回暖,2015年恢复了强劲增长,2017年对碳纤维的需求量达1.98万吨,同比增长10.0%。航空航天应用前景广阔碳纤维成为航空多部件的主要材料,广泛应用于机身、发动机、涡轮等部位。在航天领域上,碳纤维材料的应用更加广泛,在导弹、火箭等发射筒以及发动机、防热层中都出现碳纤维的身影。大大降低了航天器的质量,提升了航天器的运输能力。2011年以来,全球航空航天领域对于碳纤维的需求量不断增长;2017年,全球航空航天碳纤维需求量为1.92万吨,同比增长9.1%;预计到2023年,全球航空航天领域对碳纤维的需求量有望超过3万吨,航空航天碳纤维应用前景广阔。体育休闲需求实现增长目前,体育领域是全球碳纤维的第三大消费领域,近年来全球体育领域每年消耗碳纤维都超过7千吨,自2014年到2017年之间,体育领域对碳纤维的需求平均每年保持24.6%的增长速度。碳纤维在体育休闲领域的应用主要集中于高尔夫球杆、钓鱼竿竿、自行车、球拍、滑雪杆等体育用品。相对于传统金属材料用品,碳纤维材料可减重最高达50%以上。汽车领域消费不断增加汽车领域随着人们对汽车要求的越来越高,汽车的轻量化与安全化、发动机效率的高效化已经成为当代汽车消费的主要参考因素之一,碳纤维材料则成为了理想的结构材料。目前碳纤维广泛应用于汽车发动机的推杆、连杆、传动轴等多部件中,另外在汽车加速器、底盘悬置件、车门等多部件也有很大应用。2017年全年,全球汽车行业对碳纤维材料的需求达到0.98万吨。来源:前瞻产业研究院特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络,发布的目的在于传递更多信息及分享,并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。版权归原作者所有,任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议,请第一时间联系我们,我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展,本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台,对广告内容的真实性或有效性不做评价,请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关,特此声明。 来源:碳纤维生产技术

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