Каждая программа электрических транспортных средств начинается с целевого показателя массы, который аккумулятор продолжает усложнять. Уменьшение веса больше не является просто вопросом производительности — это стратегия увеличения запаса хода. Но углеродное волокно дорого, и его бесконтрольное применение может разрушить бизнес-кейс программы по снижению веса.
В этой статье рассматривается, где композиты оправдывают свои затраты в электромобиле, а где нет.
Почему масса стоит дороже в электромобиле
В автомобилях с двигателем внутреннего сгорания масса влияет на ускорение, торможение и расход топлива. В электромобиле она также влияет на аккумулятор. Более тяжелый автомобиль требует больше энергии на километр, что требует большего аккумулятора, который добавляет массу — классическая спираль массы. Прерывание этой спирали на кузове и шасси имеет мультипликативный эффект, которого нет в традиционной силовой установке.
Масса, расположенная высоко в автомобиле, и масса несущих компонентов оказывают значительное влияние на управляемость и комфорт, именно поэтому углеродные крыши, капоты и компоненты колес появляются даже на малосерийных спортивных электромобилях.
Где углеродное волокно приносит наибольшую ценность
- Большие закрывающие панели. Капоты, крыши и крышки багажников — это большие, видимые и ограниченные по жесткости, а не по прочности. Углеродный капот может убрать несколько килограммов с самой высокой точки автомобиля и одновременно обеспечить премиальный внешний вид, который в противном случае потребовал бы покраски и отдельного косметического процесса.
- Структурные компоненты оболочки аккумулятора. Корпус аккумулятора является одним из самых тяжелых отдельных узлов в электромобиле. Композитные покрытия и внутренние структуры обеспечивают жесткость, защиту от коррозии и — что важно — возможность формовать геометрию, которая потребовала бы множество стальных штамповок.
- Аэродинамические и внешние элементы. Спойлеры, диффузоры, корпуса зеркал и отделка — это относительно небольшие детали с высокой воспринимаемой ценностью, где видимое плетение поддерживает позиционирование бренда так же, как и экономия массы.
- Внутренние структурные и полуструктурные части. Каркас сидений и грузовые полы выигрывают от встроенных функций и низкой стоимости инструмента при умеренных объемах.
Где композиты обычно проигрывают
- Простые штамповки большого объема. Стальная или алюминиевая деталь, произведенная на существующей пресс-лини, при сотнях тысяч единиц в год будет дешевле композита, независимо от преимущества по массе.
- Детали, доминирующие по поглощению энергии удара на недорогой платформе. Композиты могут очень хорошо поглощать энергию, но стоимость валидации и стратегия ремонта должны быть профинансированы.
- Все, что требует возможности ремонта в больших масштабах по низкой цене. Помятый стальной крыло ремонтируется за полдня; деламинированная углеродная панель заменяется.
Разговор о стоимости, честно
Детали из углеродного волокна стоят дороже за килограмм, чем сталь или алюминий. Бизнес-кейс основывается на трех компенсаторах:
Консолидация деталей. Сформированная композитная сборка может заменить дюжину штампованных и сварных частей, а также их крепежи и фиксаторы. Экономия заключается в количестве инструментов, времени сборки и размерной совокупности, а не в цене материала.
Экономика инструмента при низком объеме. Штамповочный инструмент для стали — это большая фиксированная стоимость, оправданная только при высоком объеме. Композитный инструмент может быть значительно дешевле, что делает углеродное волокно конкурентоспособным именно в тех сегментах низкого и среднего объема, которые занимают многие стартапы в области электромобилей.
Отделка как функция. Видимая углеродная деталь с прозрачным покрытием не требует линии покраски. Исключение этапа покраски снижает затраты, занимаемое пространство и выбросы на заводе.
Правила дизайна, которые делают деталь из композита конкурентоспособной
- Проектируйте для процесса, который вы выбрали, а не для металлической детали, которую заменяете. Композитная деталь, копирующая штампованную геометрию, обычно тяжелее и дороже, чем должна быть.
- Сохраняйте толщину стенок как можно более равномерной; толстые участки тратят материал и создают градиенты отверждения.
- Размещайте ребра там, где проходит нагрузка, и избегайте резких изменений сечений, которые концентрируют напряжение.
- Учитывайте гальваническую изоляцию в местах соединения углерода и алюминия; это деталь, которая в противном случае появится в возвратах из поля.
- Согласуйте косметический стандарт заранее — на видимой детали отделка может составлять треть стоимости.
Как Shengtian поддерживает программы электромобилей и автомобилестроения
Guangdong Shengtian Technology производит углеродные капоты, задние спойлеры и другие автомобильные компоненты на площади 10,000 м² с независимой безпылевой покрасочной мастерской класса 10,000 и работает по системам качества IATF 16949 и ISO 9001. Возможности охватывают прессование углеродного волокна, отверждение в автоклаве и формование SMC, так что программа может комбинировать процессы в рамках семейства деталей, а не заставлять каждую деталь проходить один маршрут.
Для разработчиков электромобилей мы обычно начинаем с одной или двух видимых деталей, чтобы установить косметический стандарт и ритм поставок, а затем расширяемся на структурные компоненты, как только процесс будет доказан.
Углеродный капот · Углеродный задний спойлер · Автомобильные детали
