Cologne, 7 Avril 2020 - Dans une voiture de sport électrique à batterie, chaque gramme de poids compte. C'est pourquoi le premier véhicule de série de ce segment utilise une pédale de frein tout plastique. Ce composant essentiel à la sécurité a été développé par BOGE Elastmetall GmbH, un fournisseur mondial de technologie de vibration et d'applications plastiques pour l'industrie automobile, en étroite coopération avec l'unité commerciale LANXESS High Performance Materials (HPM). Il doit sa haute résistance mécanique et son poids très faible à une conception composite thermoplastique. Sa structure comprend un insert en dynalite Tepex, un composite thermoplastique renforcé de fibres continues de LANXESS et plusieurs rubans.
« La structure composite rend la pédale de frein 50% plus légère qu'une conception en acier comparable. Le composant structurel répond aux exigences de charge exigeantes grâce à la construction sur mesure de la couche de fibre de l'insert Tepex et du renforcement de bande local supplémentaire. Une automatisation étendue permet de fabriquer efficacement et de manière efficace le composant géométriquement complexe de sécurité d'une manière qui convient à une production à grande échelle », explique le Dr Klaus Vonberg, expert en conception légère au HPP Tepex Automotive Group.
Les rubans sont de minces bandes de plastique avec des systèmes de fibres continues à haute résistance orientés unidirectionnellement intégrés dans la matrice thermoplastique. Plusieurs bandes avec des stratifils en fibre de verre sont utilisées dans la pédale de frein pour renforcer la face inférieure du composant. Étant donné que les rubans et l'insert Tepex sont constitués de matrices plastiques mutuellement compatibles, les rubans peuvent simplement être soudés sur l'insert Tepex à l'aide d'un laser. Il en résulte des stratifiés sur mesure avec des couches de fibres qui suivent les chemins de charge avec précision et sont adaptés aux exigences précises des composants spécifiques à la charge. Les couches de revêtement de l'insert avec leurs couches de fibres à 45°, combinées avec les bandes sur le dessus, garantissent ainsi la haute résistance à la torsion de la pédale.
La faible empreinte carbone par rapport aux structures à base de métal est un autre point en faveur de la conception composite avec Tepex et rubans. Les composites thermoplastiques sont non seulement beaucoup plus légers que ces alternatives, mais la méthode de moulage hybride utilisée signifie qu'ils permettent également d'intégrer des fonctions telles que des guides, des supports et des attaches de manière à économiser du poids, de l'énergie et des coûts. Avec des composants de ce type, il n'y a pas besoin de traitement ultérieur fastidieux tel que l'ébavurage ou le taraudage post-traitement, car cela est typique pour les pièces métalliques.
Source : LANXESS
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| Pédale de frein tout en plastique pour voiture de sport électrique à batterie avec un insert en dynalite Tepex, un composite thermoplastique renforcé de fibres continues de LANXESS © LANXESS AG |
« La structure composite rend la pédale de frein 50% plus légère qu'une conception en acier comparable. Le composant structurel répond aux exigences de charge exigeantes grâce à la construction sur mesure de la couche de fibre de l'insert Tepex et du renforcement de bande local supplémentaire. Une automatisation étendue permet de fabriquer efficacement et de manière efficace le composant géométriquement complexe de sécurité d'une manière qui convient à une production à grande échelle », explique le Dr Klaus Vonberg, expert en conception légère au HPP Tepex Automotive Group.
Combinaison précise de couches de fibres disposées dans diverses orientations
Les produits semi-finis entièrement consolidés Tepex dynalite ont une matrice thermoplastique qui est généralement renforcée avec des couches de tissu de fibre de verre continu. La pédale de frein pour la voiture de sport électrique à batterie utilise une structure composite avec une matrice en polyamide 6, qui contient des couches de fibres unidirectionnelles à l'intérieur et des couches de tissu avec des fibres disposées à des angles de 45° sur les deux couches de revêtement. Les couches internes confèrent au composant son excellente résistance à la traction et à la flexion.Les rubans sont de minces bandes de plastique avec des systèmes de fibres continues à haute résistance orientés unidirectionnellement intégrés dans la matrice thermoplastique. Plusieurs bandes avec des stratifils en fibre de verre sont utilisées dans la pédale de frein pour renforcer la face inférieure du composant. Étant donné que les rubans et l'insert Tepex sont constitués de matrices plastiques mutuellement compatibles, les rubans peuvent simplement être soudés sur l'insert Tepex à l'aide d'un laser. Il en résulte des stratifiés sur mesure avec des couches de fibres qui suivent les chemins de charge avec précision et sont adaptés aux exigences précises des composants spécifiques à la charge. Les couches de revêtement de l'insert avec leurs couches de fibres à 45°, combinées avec les bandes sur le dessus, garantissent ainsi la haute résistance à la torsion de la pédale.
Quatre versions de pédale de frein en série
« Cette structure en fibre sur mesure et la combinaison de feuilles et de rubans organiques ont permis de réduire encore plus le poids de la pédale de frein tout en atteignant simultanément le niveau exceptionnellement élevé de caractéristiques mécaniques qu'un tel composant essentiel pour la sécurité doit fournir. » dit le Dr Daniel Häffelin du Centre d'innovation de BOGE Elastmetall. Il existe actuellement quatre conceptions de pédales de frein différentes en production de masse basées sur une version tout plastique. Pour toutes les versions de composants, les trajets de charge sont également optimisés pour s'adapter aux différentes directions de torsion.Traitement automatisé des bandes et Tepex
Les pédales de frein sont fabriquées dans un processus automatisé utilisant un moulage hybride dans des temps de cycle courts adaptés à une production à grande échelle. Le procédé intègre le drapage de l'insert Tepex et des bandes dans le processus de moulage par injection ultérieur. La première étape de la production consiste à aligner les bandes avec précision à l'aide de systèmes de mesure optiques, puis à les positionner sur l'insert Tepex afin qu'elles puissent y être soudées. Cet assemblage est thermoformé puis moulé en arrière avec du polyamide 66 par un procédé de moulage par injection.Composants structurels à haute résistance pour véhicules électriques
De nouvelles opportunités s'ouvrent dans le domaine des véhicules électriques pour les structures composites thermoplastiques à orientation fibre adaptée. Selon Vonberg, «des exemples d'applications pour les inserts Tepex comprennent les systèmes frontaux et les poutres de pare-chocs, les supports pour les modules électriques et électroniques, les troncs et les passages de roue de secours, les logements et les couvercles de batterie, les composants structurels dans la section« serre »du véhicule et les garnitures structurelles. dans la zone du dessous de caisse pour protéger la batterie. "La faible empreinte carbone par rapport aux structures à base de métal est un autre point en faveur de la conception composite avec Tepex et rubans. Les composites thermoplastiques sont non seulement beaucoup plus légers que ces alternatives, mais la méthode de moulage hybride utilisée signifie qu'ils permettent également d'intégrer des fonctions telles que des guides, des supports et des attaches de manière à économiser du poids, de l'énergie et des coûts. Avec des composants de ce type, il n'y a pas besoin de traitement ultérieur fastidieux tel que l'ébavurage ou le taraudage post-traitement, car cela est typique pour les pièces métalliques.
Source : LANXESS
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