© 2024 SURF
Binnen het LAS-project (Lightweight Automotive Suspension) is gewerkt
aan de reductie van de onafgeveerde massa van voortuigen door middel
van het inzetten van moderne materialen, met name composieten, voor
onderdelen die traditioneel van metaal worden vervaardigd. Er is daarbij
vooral gekeken naar de ontwerp- en de productiefase van de
onderdelen. De geplande validatie door middel van experimentele
beproevingen heeft door overheidsmaatregelen gedurende de
covidpandemie helaas niet plaats kunnen vinden en is deels vervangen
door simulaties. De onderzoeksactiviteiten zijn uitgevoerd door 22
studenten tijdens stage en/of afstuderen bij het Lectoraat in
samenwerking met het bedrijfsleven.
De onderdelen waaraan gewerkt is zijn primair geselecteerd door de
partners uit het bedrijfsleven, om toepasbaarheid van de
onderzoeksresultaten te verzekeren. Gewerkt is aan een viertal
onderdelen, te weten: een bladveer, een fusee voor een raceauto, een
fusee voor een supercar, en een dempersysteem. Gewichtsverlaging
van deze onderdelen levert mogelijkheden het brandstofverbruik en de
uitstoot van broeikasgassen, fijnstof, en stikstofverbindingen. Daarnaast
draagt het bij aan een stabielere wegligging wat het rijcomfort maar
vooral de veiligheid verbetert.
Gewichtsreductie is mogelijk door het toepassen van vezelversterkte
kunststoffen (composieten) bij onderdelen die traditioneel van metaal
worden vervaardigd. De inzet van vezelversterkte kunststoffen vereist
zowel een andere manier van ontwerpen als een andere wijze van
produceren. Bij beide fasen van het proces is gewichtswinst te behalen.
Voor het produceren van de onderdelen was het daarnaast noodzakelijk
om de te gebruiken gereedschappen, met name de matrijzen, te
ontwerpen. Binnen het project zijn een viertal matrijzen ontworpen voor
verschillende productietechnieken (en bijbehorende complexiteit): resin
transfer moulding (RTM), vezelwikkelen, en vloeipersen.
Voor de ontwerpactiviteiten is een verscheidenheid aan
softwareplatforms ingezet waarvan weinig kennis er ervaring was bij de
verschillende partners. Voor een deel betrof geplande inzet (voor
ontwerpen en productie), voor een deel betrof dit ongeplande inzet (voor
validatie). Naast de tastbare opbrengst van geproduceerde onderdelen
en gereedschappen is de opgedane ervaring met betrekking tot gebruik
en mogelijkheden van deze software een belangrijke opbrengst van het
project gebleken.
Door toepassing van de resultaten van het verrichte onderzoek moet het
mogelijk zijn om substantiële massareductie te realiseren:
43,9% (-8,9kg) voor de bladveer,
51,5% (-2,5kg) voor de raceautofusee,
30% (-0,65kg) voor de supercarfusee, en
60-80% (in concept) voor het dempersysteem.
Mede vanwege de recente ontwikkelingen op het gebied van productietechnieken en de toegenomen kennis van (toepasbaarheid van) ThermoPlastische Composiet (TPC) materialen met een competitieve kostprijs, wordt het in beginsel mogelijk om specifieke componenten in grote series uit TPC te vervaardigen voor automobielen. Al enige tijd is de automotive sector hierin zeer geïnteresseerd.
De bedrijven geven echter aan dat ze hulp nodig hebben bij het ontwikkelen van de hoogbelaste en veiligheidskritische componenten uit TPC-materiaal en op een zodanig wijze dat deze in serie geproduceerd kunnen worden.
In de voorliggende aanvraag onderzoeken de lectoraten Lichtgewicht Construeren van Saxion en Automotive Research van de HAN gezamenlijk met een groep ondernemers uit de toeleverende èn toepassende industrie de mogelijkheden en beperkingen van de toepassing van componenten uit TPC voor de wielophanging van automobielen. Daarbij wordt het gehele ontwerp traject doorlopen van functionele en technische eisen, modelleren, analyseren, produceren en testen (inclusief praktijkvalidatie).
In dit project worden de verschillende functionaliteiten van de ophanging van voertuigen, meer specifiek veer, demper en fusee, op basis van eisen en uitdagingen voorkomende uit praktijk, opnieuw ontworpen. Nadruk zal daarbij gelegd worden op de maakbaarheid van producten gebaseerd op de veranderde randvoorwaarden die de inzet van TPC materialen en productietechnieken met zich meebrengen. Doel is om zo tot te komen tot de formulering van innovatieve concepten die, in overeenstemming met het werkveld, nader uitgewerkt kunnen worden in het project. Daarbij is ook een kostenmodel inbegrepen.
Deze concepten zullen worden geanalyseerd door middel van de inzet van moderne computermodellen (mathematisch en eindige elementen). Vervolgens dient de stap van ontwerp naar productie uitgewerkt te worden door de inzet van specifieke productietechnieken ontwikkeld waarmee de concepten kunnen worden gerealiseerd. Het einddoel is om de prestaties van de gerealiseerde concepten te beproeven op labschaal alsmede in beschikbare voertuigen. Dit gehele traject zal leiden tot nieuwe inzichten in mogelijkheden (en beperkingen) om een doorbraak van TPC’s in de automobiel industrie een impuls geven.