Blog

Ανάλυση ελαφρών τροχών από ίνες άνθρακα για νέα ενέργεια
Οχήματα

Νέα Ενεργειακά Οχήματα Carbon Fiber Wheel Lightweight
Ανάλυση

2023-07-11 06:59:49

Εισαγωγή
Τα νέα ενεργειακά οχήματα αντικαθιστούν σταδιακά τα παραδοσιακά καύσιμα-
αυτοκίνητα με κινητήρα. Η εμβέλεια των ηλεκτρικών οχημάτων έχει γίνει το
το μεγαλύτερο εμπόδιο στην ανάπτυξη, καθιστώντας την ελαφρύτερη
ιδιαίτερα σημαντική.

Με την αυξανόμενη ζήτηση για προστασία του περιβάλλοντος και
ενεργειακής απόδοσης, η παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία επιδιώκει
ποικίλες λύσεις ελαφρύτερης χρήσης. Η ανάγκη για μείωση του βάρους
στη μη αναρτώμενη μάζα είναι ιδιαίτερα εμφανής, και ως
σημαντική συνιστώσα της μη αναρτώμενης μάζας, οι τροχοί αντιπροσωπεύουν
για ένα σημαντικό ποσοστό του συνολικού βάρους του οχήματος. Ένα
αποτελεσματικός τρόπος για τη μείωση του βάρους είναι η χρήση άνθρακα
τροχούς από ίνες. Καθώς το κόστος των πρώτων υλών και της κατασκευής μειώνεται,
ζάντες από ανθρακονήματα, οι οποίες κάποτε ήταν ακριβές και χρησιμοποιούνταν μόνο
σε πολυτελή ή υπερπολυτελή μοντέλα, γίνονται σταδιακά όλο και πιο
προσβάσιμο.

Σχήμα 1: Τροχός από ανθρακονήματα

Προοπτικές εφαρμογής του CFRP στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας
Οι ίνες άνθρακα είναι ένα ελαφρύ, υψηλής αντοχής και υψηλής διαμόρφωσης
υλικό ινών. Έχει μικρότερη πυκνότητα από το μέταλλο αλλά είναι 16 φορές
ισχυρότερο από το ατσάλι. Το μέτρο ελαστικότητας του Young είναι 2-3 φορές υψηλότερο.
από τις παραδοσιακές ίνες γυαλιού, διατηρώντας παράλληλα την ευελιξία
των ινών.

Συνήθως, οι ζάντες αλουμινίου ζυγίζουν περίπου 15 κιλά,
ενώ οι τροχοί από ανθρακονήματα μπορούν να μειώσουν το βάρος στα 8 κιλά,
καθιστώντας τους τροχούς από ανθρακονήματα ένα πραγματικό "εργαλείο μείωσης του βάρους".

Λόγω του ελαφρού βάρους και των ιδιοτήτων υψηλής αντοχής του, ο άνθρακας
ίνες ήταν πάντα ένα προτιμώμενο υλικό για την αυτοκινητοβιομηχανία
κατασκευή. Εκτός από τις εφαρμογές τροχών, οι ίνες άνθρακα
χρησιμοποιείται επίσης σε κινητήριους μοχλούς αυτοκινήτων, ελατήρια φύλλων, κατασκευές,
και σώματα, εξασφαλίζοντας επαρκή αντοχή και ακαμψία ενώ
μείωση του βάρους και της κατανάλωσης ενέργειας των οχημάτων.
Σύμφωνα με την έκθεση "2021 Automotive Automotive Carbon Fiber Market
Research Report" που δημοσιεύθηκε από την MarketaaWatch, την παγκόσμια
το μέγεθος της αγοράς ινών άνθρακα για την αυτοκινητοβιομηχανία έφτασε σχεδόν το $160
εκατομμύρια το 2020. Από το 2021 έως το 2027, η παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία
η αγορά ινών άνθρακα αναμένεται να διατηρήσει ένα σύνθετο
ετήσιος ρυθμός ανάπτυξης άνω των 5%.

Η εφαρμογή των υλικών ινών άνθρακα στα αυτοκίνητα δεν είναι
μόνο για τη μείωση του βάρους και της ενεργειακής κατανάλωσης, αλλά
επίσης για τη βελτίωση των επιδόσεων ασφάλειας του οχήματος. Σε σύγκριση με
οι παραδοσιακές ζάντες από κράμα αλουμινίου, οι ζάντες από ανθρακονήματα είναι
ελαφρύτερο, ισχυρότερο, απαλλαγμένο από την κόπωση των μετάλλων και σημαντικά
μείωση του θορύβου. Η αγορά τροχών από ανθρακονήματα στην Κίνα έχει
τεράστιες δυνατότητες, αλλά η ευρεία υιοθέτηση των ινών άνθρακα
τροχοί εξαρτάται κυρίως από λόγους κόστους.

Σχήμα 2: Πρόβλεψη της ζήτησης ινών άνθρακα στην αυτοκινητοβιομηχανία
Τομέας

Με τη συνεχή βελτίωση και την παραγωγή μεγάλης κλίμακας
της τεχνολογίας κατασκευής ινών άνθρακα, το κόστος του άνθρακα
ίνες μειώνεται σταδιακά. Η παραδοσιακή ίνα άνθρακα
Η πρόδρομη ουσία παράγεται κυρίως από πολυακρυλονιτρίλιο (PAN) ως πρώτη ύλη.
υλικό, το οποίο ήταν πάντα δαπανηρό. Ωστόσο, με τη χρήση
με βάση την άσφαλτο, το πολυαιθυλένιο και άλλα υλικά για την παραγωγή του
πρόδρομη ουσία, το κόστος των ινών άνθρακα μπορεί να μειωθεί κατά περισσότερο
από το 30%. Για παράδειγμα, η Carbon Revolution, μια αυστραλιανή
εταιρεία, κατασκευάζει τροχούς από ανθρακονήματα με συγκόλληση
ίνες άνθρακα με ρητίνη, επιτυγχάνοντας μεγάλης κλίμακας παραγωγή και
μείωση του κόστους των τροχών από ανθρακονήματα σε επίπεδο κοντά στο
ζάντες αλουμινίου.

Η κινεζική κυβέρνηση έχει εφαρμόσει σχετικές πολιτικές για να
προώθηση της ευρείας εφαρμογής των εγχώρια παραγόμενων
ίνες άνθρακα υψηλής απόδοσης. Τον Μάρτιο του 2021, η "14η
Πενταετές σχέδιο για την εθνική οικονομική και κοινωνική
Ανάπτυξη και μακροπρόθεσμοι στόχοι για το 2035",
η οποία τόνισε την ανάγκη ενίσχυσης της έρευνας,
ανάπτυξη και εφαρμογή ινών υψηλής απόδοσης, όπως
όπως οι ίνες άνθρακα και τα σύνθετα υλικά τους. Αυτό παρέχει μια ευνοϊκή
περιβάλλον πολιτικής για την τεχνολογική πρόοδο της
βιομηχανία ινών άνθρακα στο μέλλον.

Η ανάπτυξη των νέων ενεργειακών οχημάτων είναι ασταμάτητη και
οι ζάντες από ανθρακονήματα μπορεί να γίνουν βασικό χαρακτηριστικό στα νέα
ενεργειακά οχήματα.

Σύγκριση μεταξύ τροχών CFRP και μεταλλικών τροχών:

Από την εφεύρεση των αυτοκινήτων το 1886, η οποία έχει μια ιστορία
πάνω από 100 χρόνια, οι τροχοί των αυτοκινήτων έχουν εξελιχθεί από
ξύλινα υλικά σε σύγχρονα μεταλλικά υλικά. Τα κοινά
τα υλικά που χρησιμοποιούνται στους τροχούς των σύγχρονων αυτοκινήτων περιλαμβάνουν χαλύβδινους τροχούς,
ζάντες αλουμινίου, ζάντες μαγνησίου και πρόσφατα
χρόνια, οι τροχοί από ανθρακονήματα έχουν εμφανιστεί, ιδιαίτερα σε
supercars.

Ατσάλινες ζάντες: κατασκευάζονται κυρίως από σίδηρο και άλλα
μέταλλα για την ενίσχυση της ανθεκτικότητας. Έχουν τα εξής πλεονεκτήματα
υψηλότερη ανθεκτικότητα, εξαιρετική αντοχή στην κρούση και καλή φόρτιση
φέρουσα ικανότητα. Επιπλέον, είναι σχετικά φθηνά.
Ωστόσο, οι χαλύβδινοι τροχοί έχουν ορισμένα μειονεκτήματα, όπως
ευαισθησία στη σκουριά, κακή απαγωγή θερμότητας, μεγάλο βάρος και
περιορισμούς στην πέδηση και το χειρισμό.

Τροχοί αλουμινίου: Το αλουμίνιο είναι το κύριο συστατικό των
ζάντες αλουμινίου, μαζί με στοιχεία όπως το αντιμόνιο,
πυρίτιο και μαγνήσιο για τη βελτίωση της συνολικής απόδοσης. Το
διαδικασία κατασκευής των τροχών από κράμα αλουμινίου είναι πιο
πολύπλοκη από εκείνη των χαλύβδινων τροχών, με περισσότερα στάδια επεξεργασίας.
Οι ζάντες από κράμα αλουμινίου παρουσιάζουν υψηλότερες συνολικές επιδόσεις και
σημαντική μείωση του βάρους. Λόγω της χαμηλότερης πυκνότητας του
κράμα αλουμινίου, προσφέρουν ταχύτερη επιτάχυνση, καλύτερη θερμότητα
και είναι κατάλληλα για αστικές οδικές συνθήκες.
Ωστόσο, οι ζάντες αλουμινίου έχουν σχετικά χαμηλότερη
ανθεκτικότητα, αντοχή σε κρούση και αντοχή σε κόπωση, καθιστώντας
είναι ακατάλληλοι για σκληρά περιβάλλοντα, όπως εκτός δρόμου
συνθήκες.

Ζάντες αλουμινίου-μαγνησίου: Σε σύγκριση με το αλουμίνιο,
το μαγνήσιο έχει χαμηλότερη πυκνότητα και είναι παρόμοιο με τις ίνες άνθρακα
σύνθετα υλικά. Ζάντες αλουμινίου-μαγνησίου
περιλαμβάνουν μαγνήσιο ως κύριο συστατικό, μαζί με
αλουμίνιο, ψευδάργυρο, μαγγάνιο και άλλα στοιχεία. Παρέχουν
καλύτερη ελαστικότητα, ταχύτερη διάχυση θερμότητας και ισχυρότερο σοκ
ικανότητες απορρόφησης. Είναι μια βελτιωμένη έκδοση των
ζάντες από κράμα αλουμινίου όσον αφορά την ανθεκτικότητα. Ωστόσο,
οι ζάντες αλουμινίου-μαγνησίου είναι επιρρεπείς σε οξείδωση και
έχουν κακή αντοχή στη διάβρωση.

Τροχοί από ανθρακονήματα: Οι τροχοί από ανθρακονήματα είναι ένα σχετικά νέο
τύπου τροχών που έχουν εμφανιστεί τα τελευταία χρόνια. Έχουν
καθαρή μαύρη εμφάνιση με υφή στην επιφάνεια, δίνοντάς τους μια
υψηλή και εκλεπτυσμένη εμφάνιση. Οι ζάντες από ανθρακονήματα προσφέρουν
ισχυρή απόδοση, συγκρίσιμο βάρος με το μαγνήσιο
τροχούς, υψηλή ανθεκτικότητα, εξαιρετική αντοχή στην κρούση και
αντοχή στη διάβρωση και την οξείδωση. Χρησιμοποιούνται σήμερα σε
μοτοσικλέτες, ποδήλατα βουνού, ποδήλατα δρόμου και αυτοκίνητα.

Πλεονεκτήματα των σύνθετων τροχών από ανθρακονήματα
Οι τροχοί και τα ελαστικά ενός αυτοκινήτου φέρουν ολόκληρο το βάρος και παίζουν ένα
κρίσιμο ρόλο στην οδήγηση του οχήματος υπό τη δράση του
άξονας μετάδοσης. Ως βασικό δομικό στοιχείο, ο άνθρακας
οι τροχοί από σύνθετα υλικά ινών διαθέτουν εξαιρετική φέρουσα ικανότητα
και αντοχή στην κρούση, παρέχοντας εξαιρετική απόδοση
κατά την επιτάχυνση και υπό μεγάλα φορτία. Επιπλέον, ο άνθρακας
οι τροχοί ινών μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά την αδράνεια και να επιτρέψουν ταχύτερη
επιτάχυνση, φρενάρισμα και ελιγμούς λόγω της μειωμένης
βάρος.

(1) Ελαφρύτερο βάρος, υψηλότερη αντοχή

Είναι ευρέως γνωστό ότι τα σύνθετα υλικά από ίνες άνθρακα είναι
αναγνωρίζεται ως η καλύτερη μέθοδος για το "ελαφρύ" και το βάρος
μείωση των αυτοκινήτων. Οι ίνες άνθρακα, επίσης γνωστές ως "μαύρες
χρυσό", είναι ελαφρύτερο από το αλουμίνιο ενώ έχει μεγαλύτερη αντοχή
από τον χάλυβα. Παρουσιάζει αντοχή στη διάβρωση και υψηλό μέτρο ελαστικότητας.
χαρακτηριστικά, επιτρέποντας όχι μόνο τη μείωση του βάρους αλλά και
ενίσχυση της δομής του οχήματος. Τα δεδομένα δείχνουν ότι ένα 20-
ιντσών από ανθρακονήματα ζυγίζει περίπου 7,5 κιλά, το οποίο είναι
περισσότερο από 25% ελαφρύτερο από ένα αντίστοιχου μεγέθους κράμα αλουμινίου
τροχό. Όσον αφορά την αντοχή, οι τροχοί από ανθρακονήματα παρουσιάζουν
συνολική βελτίωση περίπου 30% σε σύγκριση με το αλουμίνιο
ζάντες αλουμινίου.

(2) Βελτιωμένες επιδόσεις και χειρισμός

Μηχανικοί από την αυστραλιανή μάρκα τροχών Carbon Revolution
έχουν δηλώσει ότι η μείωση του βάρους ενός τροχού κατά 1 kg, στο πλαίσιο
μη αναρτώμενη μάζα, ισοδυναμεί με μείωση της συνολικής μάζας του οχήματος
βάρος κατά 15 kg. Για κάθε μείωση του βάρους κατά 10%, το
η απόδοση επιτάχυνσης του οχήματος μπορεί να βελτιωθεί κατά
περίπου 8%. Αυτό δείχνει ότι οι ελαφροί τροχοί μπορούν να
παρέχουν καλύτερη απόκριση στην απόδοση ισχύος του οχήματος.
Οι τροχοί από ανθρακονήματα προσφέρουν επίσης εξαιρετική απορρόφηση κραδασμών,
αυξημένη άνεση και βελτιωμένο χειρισμό.

(3) Ενεργειακή απόδοση και μείωση των εκπομπών

Μείωση της μη αναρτώμενης μάζας κατά 1 kg με χρήση ανθρακονήματος
σύνθετων τροχών ισοδυναμεί με μείωση του συνολικού οχήματος
βάρος κατά 15 kg. Η μείωση του βάρους κατά 10% μπορεί να οδηγήσει σε 6%-
8% μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και 5% μείωση των
εκπομπές. Σε ένα σενάριο όπου τα οχήματα χρησιμοποιούν την ίδια ποσότητα
βενζίνης, ένα αυτοκίνητο εξοπλισμένο με τροχούς από ανθρακονήματα μπορεί να ταξιδέψει μέχρι
έως 50 χιλιόμετρα την ώρα περισσότερο σε σύγκριση με ένα αυτοκίνητο με κράμα αλουμινίου
τροχούς. Το βάρος των τροχών από ανθρακονήματα είναι 60% ελαφρύτερο από
των ζαντών από σφυρήλατο κράμα αλουμινίου του ίδιου μεγέθους,
καθιστώντας τη μείωση του βάρους του οχήματος σημαντική για το περιβάλλον
σκοπούς.

(4) Βελτιωμένος χειρισμός και ανώτερη απόδοση πέδησης

Οι τροχοί από ανθρακονήματα έχουν μέτρο ελαστικότητας έως και 200 GPa.
Όσο υψηλότερο είναι το μέτρο ελαστικότητας, τόσο μικρότερη είναι η ελαστική
παραμόρφωση μετά την επιβολή δυνάμεων, με αποτέλεσμα την καλύτερη
άνεση και βελτιωμένο χειρισμό. Μετά την αντικατάσταση των τροχών με
ελαφριά ανθρακονήματα, η ανάρτηση του οχήματος
η ταχύτητα απόκρισης βελτιώνεται αισθητά, οδηγώντας σε ταχύτερη και
ομαλότερη επιτάχυνση και βελτιωμένη απόδοση πέδησης.

Παραδείγματα εφαρμογής των σύνθετων τροχών από ίνες άνθρακα
Η Carbon Revolution ιδρύθηκε το 2007 και είναι μια παγκόσμια τεχνολογική
εταιρεία και προμηθευτής Tier 1 OEM που έχει επιτύχει
πρωτοπόρος, εμπορευματοποιημένος και βιομηχανοποιημένος υψηλής απόδοσης
απόδοση, τεχνολογικά προηγμένη ελαφριά ανθρακονήματα
τροχούς. Εκτός από τις ζάντες πολυτελών αυτοκινήτων, η εταιρεία έχει
ανακοίνωσε την ανάπτυξη των 23 ιντσών και 24 ιντσών άνθρακα
τροχούς από ίνες που απευθύνονται στις αγορές ηλεκτρικών φορτηγών και SUV. Το
η εταιρεία αναλαμβάνει επίσης έργα σύλληψης και επικύρωσης
για τους τροχούς των ελικοπτέρων CH-47 Chinook της Boeing.

Εικόνα 3: Ίνα άνθρακα Ultra-Light Series της Carbon Revolution
Τροχοί

Η κατασκευή τροχών από ανθρακονήματα απαιτεί
διαστρωμάτωση ινών άνθρακα ακριβείας και χύτευση υπό υψηλή πίεση
τεχνικές. Η Carbon Revolution κατέχει περίπου 50 διπλώματα ευρεσιτεχνίας
σχετικά με προϊόντα και κατασκευή τροχών από ανθρακονήματα
διαδικασίες και στοχεύει στη βελτίωση της αποδοτικότητας μέσω της διαδικασίας
βελτιώσεις. Για να το επιτύχει αυτό, η εταιρεία έχει αναπτύξει
εξαιρετικά αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής και χρησιμοποιεί εκτενώς
τεχνολογίες μηχανικής μάθησης και τεχνητής νοημοσύνης για
βελτιστοποίηση της διαδικασίας κατασκευής. Κατά μέσο όρο, οι τροχοί
είναι κατά 40% έως 50% ελαφρύτερες από τις τυπικές ζάντες αλουμινίου στην κατηγορία
αγορά. Επιπλέον, οι τροχοί μπορούν να σχεδιαστούν με
αεροδυναμικά σχήματα για τη μείωση της αντίστασης και την αύξηση της εμβέλειας χωρίς
προσθέτοντας βάρος.

Η ιταλική εταιρεία Bucci Composites παρουσίασε το πρώτο 20 ιντσών
ζάντα από ανθρακονήματα ειδικά σχεδιασμένη για το
τομέας των σπορ/υπεραυτοκινήτων. Επιτρέπει τη στερέωση του τροχού στο
με τον παραδοσιακό τρόπο, εξαλείφοντας τον κίνδυνο της ροπής του μπουλονιού
χαλάρωση. Αυτό εξασφαλίζει ότι οι εξαιρετικά ελαφριές ρόδες από ανθρακονήματα
συναρμολογούνται και συντηρούνται το ίδιο εύκολα με τους παραδοσιακούς τροχούς. Στο
αντιμετώπιση των υψηλών θερμοκρασιών που εμφανίζονται, ειδικά όταν
χρησιμοποιώντας ανθρακοκεραμικά φρένα, η εσωτερική πλευρά της ζάντας είναι
επικαλυμμένο με ένα κεραμικό στρώμα, που προστατεύει τις ίνες άνθρακα και
επιτρέποντας τη χρήση της ζάντας σε ακραίες θερμοκρασίες.

Σχήμα 4: Επανάσταση του άνθρακα

Η Bucci Composites έχει επίσης εξοπλιστεί με την τελευταία λέξη της τεχνολογίας.
τεχνολογία παραγωγής από την Cannon (High-Pressure RTM-
HP-RTM), η μόνη εταιρεία στην Ιταλία που διαθέτει την τεχνολογία για να
να συνεχίσει να αναπτύσσει περισσότερα μοντέλα τροχών για την αυτοκινητοβιομηχανία
βιομηχανία.

Σχήμα 5: Εξοπλισμός διεργασίας HP-RTM της Cannon

Η λύση της Cannon περιλαμβάνει τον εξοπλισμό που απαιτείται για την
διαδικασία RTM υψηλής πίεσης για την κατασκευή σύνθετων υλικών
υλικά με μήτρα εποξειδικής ρητίνης και ίνες άνθρακα
ενίσχυση:

(1) Μονάδα δοσομέτρησης υψηλής πίεσης συστήματος E τριών συστατικών για
σύνθεση εποξειδικής ρητίνης, που διαθέτει ένα LN10 τριών συστατικών
κεφαλή ανάμιξης και έλεγχος των αναλογιών εξόδου σε κλειστό βρόχο.

(2) Μια πρέσα χύτευσης συμπίεσης μικρής διαδρομής με σύσφιξη
δύναμη 25.000 kN, πλάκες πρέσας 3,6×2,4m και εξαιρετικά
ακριβής παράλληλος ενεργός έλεγχος για την εξασφάλιση της επιπεδότητας των χυτών
μέρη.

Σχήμα 6: Τροχός από ανθρακονήματα 20″ της Bucci Composites

Η διάσημη βρετανική αυτοκινητοβιομηχανία Bentley πρόσφατα
παρουσίασε καινοτόμες ζάντες από ανθρακονήματα για την Bentley
Bentayga SUV, που αναπτύχθηκε από την Bucci Composites. Το 22 ιντσών
οι τροχοί από ίνες άνθρακα έγιναν οι μεγαλύτεροι τροχοί από ίνες άνθρακα
που έχει παραχθεί ποτέ, εξασφαλίζοντας καινοτόμο σχεδιασμό και εξαιρετική
απόδοση, επιτυγχάνοντας παράλληλα μείωση του βάρους κατά 6 kg ανά
τροχό.

Σχήμα 7: Τροχοί 22″ που αναπτύχθηκαν από την Bucci για την Bentley

Η Vision Wheel, με έδρα τις Ηνωμένες Πολιτείες, παρουσίασε ένα νέο
τροχός από ανθρακονήματα που αναπτύχθηκε σε συνεργασία με την IDI
Composites International και ύφανση σύνθετων υλικών
εμπειρογνώμονας A&P Technology. Το κόστος κάθε τροχού είναι $2,000 ή
ακόμη χαμηλότερα.

Μια άλλη αμερικανική εταιρεία, η ESE Carbon, έχει ξεκινήσει το E2
ολοκληρωμένες ζάντες από σύνθετα ανθρακονήματα στην αγορά μετά την πώληση,
εξυπηρετεί τα Tesla Model S, Tesla Model 3 και Subaru WRX STI
οχήματα.

Οι τροχοί E2 χρησιμοποιούν προηγμένες καινοτόμες προσαρμοσμένες ίνες
τοποθέτηση (TFP) και την τεχνολογία έγχυσης ρητίνης υψηλής πίεσης,
συνδυάζοντας απόδοση, ανθεκτικότητα, αποδοτικότητα και καινοτομία
με την ομορφιά του ανθρακονήματος, παρέχοντας κορυφαία ποιότητα
τροχοί aftermarket.

Όσο ελαφρύτεροι είναι οι τροχοί, τόσο μικρότερη είναι η περιστροφική αδράνεια, με αποτέλεσμα
λιγότερη δύναμη που απαιτείται για την κίνηση των τροχών προς τα εμπρός. Ως
premium σύνθετο τροχό από ανθρακονήματα, το E2 σημαντικά
μειώνει το βάρος σε σύγκριση με τους τροχούς αλουμινίου και χάλυβα. Δοκιμές
έχουν δείξει ότι κάθε τροχός μπορεί να εξοικονομήσει 10 κιλά βάρους,
με αποτέλεσμα την αύξηση της ταχύτητας γύρου κατά 5,3%.

Με απλά λόγια, τα ελαφρύτερα αντικείμενα απαιτούν λιγότερη εργασία για να επιβραδυνθούν
και σταματήστε. Οι τροχοί από ανθρακονήματα E2 είναι 45% ελαφρύτεροι από
ισοδύναμους τροχούς χάλυβα ή αλουμινίου. Οι δοκιμές έδειξαν ότι το E2
οι τροχοί μπορούν να μειώσουν τις αποστάσεις πέδησης και φρεναρίσματος από τα 60 χλμ/ώρα
σε 1 μίλι με 3,6%.

Η μείωση του μη αναρτώμενου βάρους ελαχιστοποιεί τις δυνάμεις που ασκούνται από το
ανάρτηση για να κρατήσει τους τροχούς σταθερά στο δρόμο. Κάθε E2
ο τροχός από ανθρακονήματα μπορεί να μειώσει έως και 10 κιλά μη αναρτώμενων
βάρος από το σύστημα, βελτιώνοντας την απόδοση της ανάρτησης.
Η προκύπτουσα βελτίωση της επαφής του ελαστικού οδηγεί σε ενισχυμένη
απόκριση του τιμονιού και πιο ευέλικτο χειρισμό. Είτε σε
στο δρόμο ή στην πίστα, οι ζάντες E2 από ανθρακονήματα απογειώνουν την οδήγησή σας
εμπειρία σε ένα εντελώς νέο επίπεδο.

Οδικές δοκιμές

Μετά από χρόνια δοκιμών πρωτοτύπων, το E2, το πιο τεχνολογικά
εξελιγμένη τροχήλατη πλήμνη αυτοκινήτου που αναπτύχθηκε ποτέ, έχει
δημιουργήθηκε. Χρησιμοποιώντας εξαιρετικά προηγμένη μοντελοποίηση με πεπερασμένα
ανάλυση στοιχείων, η ομάδα μηχανικών σύνθετων υλικών της ESE μπορεί να
να προβλέψει την απόκριση του τροχού σε ένα ευρύ φάσμα πραγματικών
σενάρια. Με αυτόν τον πλούτο δεδομένων, οι τροχοί της ESE υποβάλλονται σε
δοκιμές τόσο σε εργαστηριακές συνθήκες όσο και σε συνθήκες πεδίου, επικυρώνοντας τις
αντοχή, ασφάλεια και απόδοση.

Δοκιμή ακτινικής κρούσης
Η δοκιμή ακτινικής πρόσκρουσης αξιολογεί τη σταθερότητα του τροχού όταν
να συναντά λακκούβες ή μεγάλα εμπόδια για την αποφυγή σοβαρών
βλάβη ή αποτυχία. Δεδομένου ότι οι οδικές συνθήκες δεν είναι πάντα τέλειες,
Οι τροχοί E2 έχουν υποβληθεί σε αυστηρές δοκιμές για να αντέχουν τις τυπικές
οδικούς κινδύνους και έχουν αποδειχθεί ανώτερα από τα ισοδύναμα χαλύβδινα
και ζάντες αλουμινίου.

Δοκιμή πρόσκρουσης στο κράσπεδο
Η δοκιμή πρόσκρουσης στο κράσπεδο είναι μια κρίσιμη αξιολόγηση για την εκτίμηση των επιπτώσεων
επαναλαμβανόμενων κρούσεων σε στατική επιφάνεια, προσομοιώνοντας το όχημα
προσκρούει σε κράσπεδα ή άλλα σταθερά αντικείμενα με προκαθορισμένες ταχύτητες.
Ακόμα και σε χαμηλές ταχύτητες, η επαφή μεταξύ κράσπεδων και τροχών
παράγει σημαντικές δυνάμεις κρούσης. Τροχοί από ανθρακονήματα E2
έχουν σχεδιαστεί και δοκιμαστεί εκτενώς για να αντέχουν σε αστοχίες
σε καταστροφικές καταστάσεις, όπως οι συγκρούσεις με το κράσπεδο.

Δοκιμές SAE J3204

Το E2 έχει υποβληθεί σε εκτεταμένες δοκιμές και αναμένει
πιστοποίηση σύμφωνα με το SAE J3204, μια νέα διαδικασία παραγωγής για
τροχοί από σύνθετο υλικό. Η ESE συνεργάζεται στενά με
την Εταιρεία Μηχανικών Αυτοκινήτων (SAE) για να συμβάλει στην καθιέρωση
πρότυπα και σημεία αναφοράς για τροχούς από σύνθετα υλικά. Στο
μάλιστα, οι ζάντες από ανθρακονήματα E2 της ESE ξεπερνούν το ελάχιστο όριο της SAE
συστάσεις.

Παρόμοια με τους μεταλλικούς τροχούς, η SAE αντιμετωπίζει προβλήματα ανθεκτικότητας
για τροχούς από σύνθετα υλικά μέσω διαφόρων καταπονήσεων και
δοκιμές πρόσκρουσης. Η SAE εισήγαγε επίσης νέες απαιτήσεις για
αντιμετώπιση των μοναδικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων των σύνθετων
υλικά.

Σχήμα 11: Τροχοί από ανθρακονήματα E2 που υιοθετήθηκαν από μεγάλες εταιρείες
κατασκευαστές αυτοκινήτων παγκοσμίως.

Οι τροχοί από ανθρακονήματα E2 έχουν σχεδιαστεί με τη χρήση των τελευταίων
Τεχνολογία Tailored Fiber Placement (TFP). Ίνα άνθρακα
η στρώση είναι παραδοσιακά μια διαδικασία έντασης εργασίας που περιλαμβάνει
κοπή και χειροποίητη διαμόρφωση υφάσματος από ίνες άνθρακα σε ρητίνη
μούχλα. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την υπερβολική σπατάλη και τη χειρωνακτική εργασία
μπορεί να δημιουργήσει συμφόρηση στην παραγωγή.

Σχήμα 12: Προσαρμοσμένη τοποθέτηση ινών (TFP)

Το TFP επιτυγχάνει βέλτιστες διαρθρωτικές επιδόσεις χρησιμοποιώντας
μηχανές για να οργανώνουν και να ράβουν ίνες άνθρακα σε ακριβείς
θέσεις. Αυτό μειώνει το χρόνο διαστρωμάτωσης κατά 50% και το υλικό
απόβλητα από το 80%. Επιτρέπει επίσης στην ESE να βελτιστοποιήσει το σχεδιασμό
μέσω ακριβούς τοποθέτησης και προσανατολισμού των ινών
προσαρμόζονται στην καμπυλότητα και τις ακτίνες των τροχών από ανθρακονήματα.
Αυτό ενισχύει την αντοχή και την ανθεκτικότητα του άνθρακα E2
τροχούς ινών, που τους επιτρέπουν να διαχειρίζονται αποτελεσματικά τα φορτία και να
τονίζει.

Το E2 χρησιμοποιεί επίσης ένα ιδιόκτητο Resin Transfer Molding
(RTM) και σύστημα εποξειδικής ρητίνης για την κατασκευή του
πλήμνες, παρέχοντας μεγαλύτερη αντοχή και κόπωση της ζάντας του τροχού
αντίσταση. Η ESE χρησιμοποιεί την υψηλότερη ποιότητα, την ταχύτερη σκλήρυνση
ρητίνη, παρέχοντας απαράμιλλη απόδοση σε κορυφαία τιμή στον κλάδο
Θερμοκρασία Tg (υαλώδους μετάβασης) έως 212°C. Η ίνα-
προς την περιεκτικότητα σε ρητίνη του ESE είναι 60%, με ελάχιστο κενό
περιεκτικότητα του 2%, καθιστώντας το ένα από τα καλύτερα στον κλάδο.
Επιπλέον, το ESE μπορεί να εγχύσει πλήρως τον κόμβο σε λιγότερο από 2
λεπτά.

Εικόνα 13: Κατασκευή τροχού CFRP με τη διαδικασία RTM

Συμπέρασμα:

Με τη χρήση τροχών από ανθρακονήματα, το βάρος των τροχών είναι
σημαντικά μειωμένη, επιτρέποντας στα σπορ αυτοκίνητα να επιτύχουν ανώτερη
απόδοση χειρισμού. Με χαμηλότερη αδράνεια, οι τροχοί από ανθρακονήματα
βελτιώνουν την απόκριση του τιμονιού και την πρόσφυση, με αποτέλεσμα ταχύτερη
επιτάχυνση και πέδηση.

Επιπλέον, το άγχος για την εμβέλεια είναι μια σημαντική ανησυχία για πολλούς
τους δυνητικούς καταναλωτές όταν εξετάζουν την αγορά ενός
ηλεκτρικό όχημα. Ενώ η αυτονομία οδήγησης ενός ηλεκτρικού οχήματος
εξαρτάται πρωτίστως από την μπαταρία, άλλοι παράγοντες έχουν επίσης
αντίκτυπο. Οι ελαφροί τροχοί από ανθρακονήματα μπορούν να μειώσουν σημαντικά
κατανάλωση ενέργειας που προκαλείται από την περιστροφή του τροχού κατά τη διάρκεια
επιτάχυνση ή επιβράδυνση, μεγιστοποιώντας το εύρος οδήγησης του
ηλεκτρικά οχήματα.

 

Ιανουάριος 6, 2024