• EDAG SOULMATE

    Gdy samochód staje się nagle lepszy niż smartfon

  • Inżynieria jakości EDAG 4.0 – postęp z korzeniami w Saksonii

    Centrum rozwoju dla wspieranej semantycznie diagnostyki pojazdu przedstawia nowe impulsy dla świata motoryzacyjnego

  • Z prędkością 350 KM/H w ścianę

    Albo: jak właściwie testuje się materiały CFK w Lamborghini?

Z 350 KM/H W ŚCIANĘ

ALBO: JAK WŁAŚCIWIE TESTUJE SIĘ KOMPOZYTY Z WŁÓKNEM WĘGLOWYM W LAMBORGHINI?

Gdy rozmawia się z naszym kolegą Łukaszem Laskiem z biura EDAG Neckarsulm na jego ulubiony temat, wyczuwa się jego zamiłowanie do supersamochodów. Ale także zamiłowanie, by te samochody z 350 „na budziku” rozwalać o ścianę. Ponieważ tylko poprzez intensywne testy da się pozyskać wiedzę o materiałach, użytych w tym granicznym obszarze konstrukcji samochodów, na krawędzi, gdzie najnowsze technologie trafiają na najwyższe wymagania. Chodzi o wyjątkowe kształty, które wyglądają zupełnie inaczej, niż oczekujemy od samochodów spotykanych co dzień na drogach, o wysokowytrzymałe materiały, łączone klejami i poza samym samochodem o super-team, który już dziś wie, co nastąpi po kompozytach wzmacnianych włóknami węglowymi (CFRP).

Prawie 200.000 euro za ramę przestrzenną, którą ma w sobie.

To, że w dzisiejszych czasach nieograniczonych chmur obliczeniowych, nieskończonych obszarów wirtualnej pamięci i algorytmów, które na smartfonach tworzą różnorodne światy, także w dziedzinie badań pojazdów stawia się na wirtualne testy, nie powinno być niespodzianką. Wirtualne symulacje w sposób standaryzowany i całkowicie wiarygodny odtwarzają dziś rzeczywistość. Mimo to, w przypadku wysokotechnologicznych materiałów natrafia się wciąż na dziewiczy obszar. Do tego, gdy chodzi o zastosowanie w pojeździe, który ociera się o fizyczne granice wykonalności. Mowa jest oczywiście o CFRP, zastosowane w Lamborghini Huracan.

Za niecałe 200.000 euro klient otrzymuje pojazd, który w odróżnieniu od naszych typowych, spotykanych powszechnie na ulicach samochodów, nie posiada samonośnego nadwozia. Zamiast niego zastosowano tzw. ramę przestrzenną. Rozmaitych kształtów profile zbiegają się w odlewanych węzłach, tworząc wyrafinowaną strukturę, która ma zapewnić podstawową korzyść: redukcję masy przy zachowaniu wysokiej sztywności. Przy obliczeniach, a także wirtualnych testach takiej wysokowytrzymałej struktury, która poza aluminium zawiera CFRP, nikt nie może powoływać się na trwające dziesięciolecia doświadczenie w produkcji seryjnej. Żadna procedura obliczeniowa nie może od tak być wyciągnięta z szuflady. Zawsze wymaga dopasowania. Indywidualnie do materiału i pojazdu. Tym lepiej, jeśli można trafić na zespół, który zmierzył się z tym wyzwaniem w poprzednim projekcie i teraz wie, jak można problem rozwiązać.

CFK – wszystko zależy od kierunku

Dużym wyzwaniem, które miał przed sobą do rozwiązania Dr Łukasz Lasek i jego zespół leżało w szczególnych właściwościach, które wykazuje CFRP w odróżnieniu od materiałów takich jak stal lub aluminium. Konwencjonalne materiały mają właściwości izotropowe. To znaczy, że niezależnie od kierunku działania nań obciążenia, materiał reaguje jednakowo. Upraszczając: siła przyłożona do blachy stalowej z jednej strony odegnie ją tak dalece, jak ta sama siła przyłożona od drugiej strony. W przypadku CFRP sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Kierunek przyłożenia siły odpowiada za to, czy część pęknie, czy wytrzyma. Przyczynę tego widać gołym okiem: różnorodnie ukierunkowane włókna w CFRP. Pojedyncze warstwy włókien muszą w każdej części być ułożone w ten sposób (np. pod kątem 90 stopni względem siebie), aby spełniać wymagania wytrzymałościowe. Gdyby wymagane ukierunkowanie włókien różniło się od założonego choćby o kilka procent, wtedy sztywność i przez to stabilność części spada zauważalnie. Jest to szczególnie krytyczne, gdy ma się świadomość, że  części z CFRP cały czas wykonywane są ręcznie. I dokładnie na te małe i duże słabe punkty, nie tylko w czasie jazdy bolidem, ale już w procesie produkcji musi zawczasu dać odpowiedź symulacja crash-testu. Dodatkowym utrudnieniem jest to, że aluminium jest w Huracanie sklejane jest z CFRP – kolejny, możliwy słaby punkt, który musi zostać przeanalizowany.

Gdzie może pęknąć łączenie? Jaka jest sztywność całego samochodu? Gdzie powstają w czasie jazdy nieprzyjemne drgania i dźwięki? Czy Huracan wytrzyma zderzenie czołowe, boczne, względnie od tyłu? Aż do tego pytania, jak wykonane są narzędzia do produkcji Huracana, aby zagwarantować wymaganą jakość – zespół 41-letniego konstruktora maszyn wszystko to pomyślnie przeanalizował Własną metodyką obliczeniową i procesami.

Co nastąpi po CFRP

CFRP jest na fali. Bez wątpienia jest trendy. Reprezentuje jak żaden inny materiał wartości rynkowe w kategoriach innowacyjności i równowagi ekologiczno-użytkowej, poprzez możliwe dzięki niemu oszczędności masy. Umieściwszy na liście wszystkie jego zalety i wady można jednak postawić pytanie, czy nie znajdzie się czegoś lepszego. Czegoś, co nada się do seryjnej produkcji samochodów.

Na następcę CFRP wyrasta SMC (sheet molding compound). Ta ciastowata masa składająca się z polimeru wypełnionego zdecydowanie krótszymi włóknami szklanymi jest formowana na rozgrzanej prasie. Posiada prawie izotropowe właściwości i zapewnia łatwą formowalność – wszystko to, co jest potrzebne w seryjnej produkcji. Czy SMC znajdzie zastosowanie poza samochodami super-sportowymi przyszłości także w klasie średniej, jest na razie niewiadomą. Dr. Łukasz Lasek i jego zespół stawiają jednak na ten nowy trend po trendzie. I tak uchodzą za ekspertów w dziedzinie SMC. EDAG pracując nad Huracanem nie tylko udowodnił, że jest się w stanie spełnić najbardziej skomplikowane wymagania dotyczące samochodu z pogranicza technicznej wykonalności, ale także to, że myśli perspektywicznie. Poza aktualne trendy. O technologiach i procesach, które dopiero jutro mogłyby zainteresować ludzi.