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应用拓扑优化制造更轻的塑料件 | |
Altair | |
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项目介绍
为应对全球变暖,世界各国都设定目标减少二氧化碳的排放。汽车工业也在为此努力,致力于提高车身结构和引擎的效率来降低排放。一个主要的方法是提高驾驶过程中的燃油效率,而使车身更轻正是达到这一目标行之有效的方法。钢和铝等金属材料占了汽车的大部分重量。近年来,塑料材料被越来越多地用在车身的某些部件以减轻重量。塑料材料目前约占整车重量的9%。
Kanto Auto Works, Ltd. (Central Motor Co., Ltd.和Toyota Motor Tohoku Corporation的合并,于2012年7月成为Toyota Motor East Japan)是丰田集团的核心成员,研发和生产丰田汽车车身。该公司的有机材料工程部评估并开发了塑料件在车身上的应用。在研发大的塑料件如仪表板的初始阶段,使用CAE技术验证零件刚度和耐热性能。塑料明显比金属材料轻,也可以被塑造成复杂的形状。但与此同时,也很容易发生变形。比如在外力下的翘曲和高温下的热膨胀。为了使塑料件更轻同时保证足够的刚度和耐热性,必须分辨出哪些区域需要改进。
挑战
为了提高塑料件的刚度和耐热性,Kanto Auto Works结合了CAE与真实的实验,比如在塑料测试板上施加重量或在高温下观察热膨胀。但是这些实验结果并不足以得到一致的评价结果。因为判断依赖于员工的经验和实验的完成情况。
“在查看塑料件变形率和应力的实验结果时,员工判断一个零件是否需要改进的能力严重依赖于他们的经验,” Ayumi Sugiyama说,“不同的员工会得到不一致的评价结果,这将使得建立有效的对策变得困难。”
圆角矩形: “OptiStruct计算结果精确指出了哪些区域需要改进,使得更轻、更薄的零件在现有的成型条件下可以制造出来,这意味着全部的零件现在可以更轻。”Ayumi SugiyamaManager Yoshio Sugimoto (图片) (图片) (图片) | |
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