复合材料有助于经济高效的多功能车

英国白金汉市的D2H Advanced Technologies Ltd.拥有从一级方程式赛车到NASCAR Cup系列赛车的复杂车辆设计方面的专业知识,而该公司的最新项目则将其推向了另一个方向。这家先进的工程公司为低成本,零排放的多功能车设计了一种复合底盘。自动人力车通常被称为“ tuk-tuks”,主要面向东南亚,南美和非洲的客户。

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D2H获得由英国创新的15个赠款日综合交付计划(IDP 15)资助的竞争,这是建立加速过渡到零排放汽车。D2H Advanced Technologies工程总监Matthew Hicks说:“绝大多数电动汽车的开发都是在考虑北美或欧洲市场的高端进行的。” “然而,在东南亚等地,廉价的电动交付和多功能车仍存在大量的市场,而这些市场并没有引起高度重视。”

D2H的工程师提出了一种多功能车的想法,该多功能车可以在高温下运行,达到零排放目标,并实现易于使用且对环境负责的低成本本地制造工艺。“嘟嘟车的利润率较小。同时,如果使用低排放车辆,我们可以对印度新德里等地区的污染产生更大的影响。”

在2019年,该团队与Coventive Composites和Warwick Manufacturing Group(WMG)合作,后者是Warwick大学的一个学术部门,汇集了学术界和私营部门以进一步创新。

嘟嘟车底盘采用Coventive提供的用于面板的黄麻和聚丙烯复合材料。该公司开发了一种工艺和产品,将热塑性塑料和天然纤维混合在一起,以替代玻璃基长纤维热塑性塑料(LFT)复合材料。进入黄麻纤维领域是该公司的新方向。根据Coventive技术经理Chris Hare的说法,长纤维增强材料比短纤维,玻璃纤维尼龙具有更好的载荷分布。拉挤成型的专有变型生产粒状材料。

“我们努力达到与玻璃基长纤维复合材料相同的价格。黄麻基复合材料可达到玻璃基LFT复合材料比刚度性能的80%至90%,与黄麻相比,黄麻提供了一种非常经济高效的选择。” Hare说。“为这种应用制造可持续但非常昂贵的材料毫无意义。”

与金属替代品相比,黄麻增强的热塑性塑料缩短了制造周期,降低了能源需求,并且可以进行详细的模制,因此零件通常需要较少的后处理。黄麻纤维比玻璃轻,可持续发展,因为它们可以回收利用。“我们看到了使用黄麻基复合材料的有趣的协同作用,这种材料在黄麻容易获得的地方,例如东南亚和该车辆瞄准的世界其他地区,” Hare说。“黄麻位于可负担性,可用性和性能的最佳平衡点。”

选择聚丙烯热塑性材料有几个原因。“我们需要一种与天然纤维的温度极限相匹配的聚合物,以使纤维在加工过程中不会降解。聚丙烯在375 F区域具有低熔点曲线。它的价格也很便宜,可以在目标市场上购买。”

在项目的这个阶段,D2H正在评估笃笃底盘的生产过程。希克斯说:“主要的挑战是通过传统的制造工艺简单,廉价地制造底盘,以尽可能多地开放供应选择。” “我们正在研究如何快速培训这些地理市场中的合作伙伴,以生产零件来扩大分销范围。”

希克斯说,可能的生产方法包括挤压成型和压缩成型,而后者通过相对较低的成本即可实现成千上万的批量生产。他补充说:“最终,如果数量达到数十万,则该过程可以轻松地转移到注塑成型中。”

已为底盘构建了一些工具,WMG准备进行试生产。但是,COVID-19大流行使该项目的这一阶段变得复杂。

希克斯表示,底盘设计符合L7e重型四轮车欧盟车辆分类,因此无需进行碰撞测试评估,但目标是提高其价格方面的安全性能标准。目前,底盘与当前车辆的专有悬架,制动器和转向装置配对,并具有前轮驱动,前置马达和后轮之间存储的电池组。车辆重量为1,058磅。希克斯说:“我们预计电源和散热足以连续使用12个小时。”

希克斯表示,要实现商业化,该公司需要诸如Tier 1或OEM之类的行业合作伙伴来进行动力总成,储能和车身面板开发。此外,为了打入印度等本地市场,D2H将寻求国内合作伙伴充分了解当地的使用和需求标准。

对于Coventive,tuk-tuk提供了展示黄麻纤维和聚丙烯基质的机会。“看到其他人如何使用这种材料对我们来说很有趣,” Hare说。该项目可以帮助Coventive在印度或孟加拉国建立关系,例如开发黄麻供应链,然后将其技术转让给那些合作伙伴以进行许可。

现在的目标是尽快生产可运行的原型。希克斯说:“没有什么能激发潜在合作伙伴的工具。”

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