Гибридная металл-композитная А-стойка со стальной вставкой: новый стандарт структурного усиления

3D гибридная А-стойка идет вверх от рокер-панели авто, размещает петли двери и держит ветровое стекло сбоку. Источник: LANXESS AG

Porsche (Штутгарт, Германия) 911 Cabriolet, вышедший в этом году, — первый автомобиль, изготовленный с легкой гибридной металл-композитной А-стойкой, спроектированной для использования в кабриолетах и родстерах.

Гибридная металл-композитная стойка содержит вставку из высокопрочной стали, поддерживаемую изнутри формованным бланком из полиамида 6 на базе LANXESS (Питтсбург, Пенсильвания, США) Tepex dynalite 102-RG600(6)/47% непрерывноволокнистого термопластичного композита, и ребристой структурой из полиамида 66 с коротким стекловолокном Durethan AKV30H2.0. Эта структура склеена трением с пенообразователем L-5235, разработанным L&L Products (Ромео, Мичиган, США). LANXESS говорит, что ее линейка Tepex термопластичных композитных материалов особенно подходит для структурных компонентов легковых авто с их строгими требованиями безопасности.

Прочность и жесткость гибридной вставки обеспечивают, что А-стойка так же хорошо выдерживает перевороты, как предыдущие дизайны с высокопрочными стальными трубами. Однако она на 5 кг легче. Снижение веса достигается в зоне «гринхауса» автомобиля, снижая центр тяжести и тем самым улучшая динамику автомобиля.

«Отличная механическая производительность гибридной А-стойки демонстрирует, что гибридные вставки на базе стального листа, бланков Tepex, вариаций полиамида 6 или полиамида 66 Durethan как материала для обратной заливки и структурной пены вроде L-5235 также предлагают значительный потенциал для использования в структурном легком дизайне кузова автомобиля. Это применяется к электромобилям в частности, так как их тяжелые батареи дают им высокую ударную массу», — объясняет Хенрик Плаггенборг, руководитель Tepex Automotive бизнес-юнита High Performance Materials (HPM) LANXESS. «Снижение веса также увеличивает дальность хода электромобилей, использующих эту технологию».

Другие потенциальные применения для гибридных композитных элементов включают усиление поперечин и боковин, B- и C-стойки, несущие части батарей или дверные компоненты, критичные для безопасности.

Гибридные композитные элементы разработаны и производятся L&L Products на их объекте в Страсбурге, Франция. Первый шаг производства усиливающих элементов включает формовку и овермолдинг бланков Tepex в одной операции с использованием гибридной технологии формовки. Полученный композитный компонент затем покрывается эпоксидной пенообразовательной системой склеивания, расширяющейся в ответ на тепло. Покрытая деталь монтируется на кузов и проходит процесс катодического окрашивания (КТЛ) вместе с ним. Высокие температуры КТЛ заставляют структурную пену расширяться и склеиваться с высокопрочным листовым металлом, который также прикреплен к оболочке А-стойки, образуя усиливающую гибридную вставку. Этот последний шаг происходит в полностью автоматизированном производственном процессе, разработанном Porsche и подлежащем постоянному контролю качества.

Процесс разработки вставки и А-стойки поддерживался операцией клиентского сервиса HiAnt LANXESS. «Услуги включали симуляцию формовки (драпировки) бланков Tepex, симуляцию заполнения для обратной заливки и расчет варпейджа. Также определили материальные характеристики для симуляции механического поведения А-стойки и сделали эти цифры доступными для Porsche», — говорит Жан-Мари Оливе, эксперт по разработке приложений в HPM.