Revolutionaire vezelversterkte thermoplastische wielbladen aandrijven volledig elektrische SUV's

Speer-vormige blad inserts voor autowielen, ook bekend als wielbladen, zijn een populair hulpmiddel voor ontwerpingenieurs die de esthetiek en aerodynamiek van het wiel willen verbeteren. Terwijl koolstofvezel een populair materiaalkeuze is voor deze niet-structurele onderdelen, zoeken veel ontwerpers naar manieren om het materiaal op verschillende manieren te tonen naast de traditionele geweven look die typisch gebruikt wordt voor exterieure componenten en accentgebieden. Covestro (Leverkusen, Duitsland; Shanghai, China) kondigde recent aan dat de Maezio continue vezelversterkte thermoplastische (CFRTP) composieten gebruikt worden in de productie van een composiet wielblad gebruikt op de aluminium wielen voor de ES6 en ES8 volledig elektrische SUV's geproduceerd door NIO (Shanghai, China). Het materiaal geeft OEMs en ontwerpers een nieuwe alternatief voor de traditionele geweven look van koolstofvezel, biedend een unieke uitstraling met unidirectionele koolstofvezel optica en een verscheidenheid aan afwerkingsopties.

"Ontwerpers zoeken naar nieuwe stijlen om hun toepassingen te differentiëren," zegt Covestro automobilistische composieten specialist Florian Dorin.

"Maezio composieten zijn een heel uniek materiaal omdat ze een soort van herdefiniëren hoe schoonheid geassocieerd wordt met koolstofvezel," voegt Yanbing Wang, NIO's senior CMF ontwerper toe. "Ze hebben een nieuwe esthetische richting gezet met de unidirectionele vezelstrengen die dynamisch en vol energie voelen."

Geïntroduceerd in oktober 2018, omvat Maezio unidirectionele (UD) versterkte tapes en vellen gemaakt van koolvezels geïmpregneerd binnen een polycarbonaat (PC) matrix. Maezio UD tapes kunnen gelamineerd worden op verschillende hoeken om vellen te vormen afgestemd op een verscheidenheid aan prestatie- en mechanische criteria. De resulterende vellen zijn sterk, stijf, licht en hebben een natuurlijke, unidirectionele oppervlakteafwerking.

Meer informatie over Covestro's Maezio continue CFRTP composieten:

• Covestro lanceert Maezio continue vezel thermoplastieken
• De democratisering van composieten

Voor NIO's wielblad, worden Maezio vellen gelegd op van lagen UD tape tot de vereiste dikte. Schroefbossen worden overvormd en dan op het deel gelast. Maezio's thermoplastische matricesysteem stelt het in staat om gemakkelijk aan andere functionele componenten tijdens verwerking te verbinden. In dit specifieke geval worden de wielblad inserts verbonden aan de speken door overvormde polycarbonaat schroefbossen. Het gebruik van dezelfde hars zorgt voor hechting tussen de schroefbos en het wielblad.

NIO selecteerde Maezio voor zijn wielblad primair gebaseerd op de esthetische eigenschappen en aerodynamiek van het materiaal – de bladen zijn een niet-structureel onderdeel ontworpen om windweerstand rond de wielen te verminderen om brandstofefficiëntie te verbeteren. Echter, benadrukt Dorin ook dat er verschillende prestatiefactoren waren die in overweging genomen moesten worden. Wielbladen worden blootgesteld aan draaiende krachten en hoge thermische belasting gecreëerd door remmen. Volgens Dorin, biedt Covestro's Makrolon polycarbonaat, wat de matrix voor Maezio voorziet, goede, duidelijke hechtingseigenschappen en is compatibel met een breed scala aan coatings en decoratieprocessen voor het ontwerpen van unieke oppervlakken terwijl nog steeds prestatievereisten worden voldaan.

Covestro was niet in staat de coatingleverancier te noemen, maar een coatingsysteem werd ontwikkeld voor de wielbladen dat niet alleen de schoonheid van de unidirectionele vezels behoudt maar ook de vereiste bescherming biedt. Het coatingsysteem voldoet aan strenge veiligheids- en prestatievereisten inclusief impact, chemische en weerbestendigheid. Bovendien vertoont het polycarbonaat hoge thermische stabiliteitseigenschappen, zodat de wielblad insert rem-geïnduceerde temperaturen van tot 150°C kan weerstaan. Het deel zelf onderging mechanische testen en werd blootgesteld aan rollen, buigen, duurzaamheid en remtesten. Het werd ook blootgesteld aan hoogdruk waterstralen, grind impact, lange-termijn hitte-ouderingstesten, temperatuur en blootstelling aan chemicaliën zoals benzine, diesel en remvloeistof. Het materiaal haalde alle vereisten.

Gebaseerd op het succes van NIO's wielblad, ziet Covestro een mogelijke kans voor gebruik in andere aftermarket wielen, en de toepassing gaf het bedrijf de kans om de algehele prestaties van het materiaal te valideren voor andere exterieure toepassingen zoals spoilers. Dorin noteerde ook het potentieel van het materiaal voor gebruik in automobilistische interieur toepassingen.

"Met name aan de interieur, vecht iedereen om elke millimeter constructieve ruimte," zegt Dorin. "Significant gebruik van composieten om onderdelen dunner te maken terwijl stijfheid en structurele eigenschappen behouden blijven en esthetische oppervlakken mogelijk worden, is wat we zien als een groot voordeel van ons materiaal."

Meer informatie over Maezio's potentiële gebruik in voertuiginterieurs:

Covestro gebruikt Maezio thermoplastische composieten voor prototype toekomstige mobiliteitsinterieurs

Naast zijn esthetiek en duurzaamheid, is Maezio een potentiële materiaal-enabler voor hoge-volume productie. Het materiaal kan gethermovormd worden bij hoge opbrengstpercentages en kortere cyclus tijden om miljoenen onderdelen per jaar te produceren. Volgens Dorin, zijn cyclus tijden voor het materiaal misschien iets langer dan typisch gezien in injectievorming, maar veel sneller dan verwerking van epoxy-gebaseerde materialen. Ondanks talloze technische uitdagingen die Covestro en zijn partners moesten overwinnen, werd het NIO wielblad vanaf nul in slechts 18 maanden ontwikkeld, en massa productie startte in het derde kwartaal van 2019.