В этом году Международный конгресс по автомобильным кузовам (IABC) прошёл в режиме онлайн. Это было удобное для участников и в то же время захватывающее мероприятие. Мы выбрали 9 наиболее важных тем, освещённых на конгрессе IABC 2021.
Автомобиль Ford Maverick 2022 был разработан на 20 месяцев быстрее, чем какая-либо другая модель в истории Ford. Джим Баумбик, вице-президент компании Ford по управлению жизненным циклом продукции, поясняет:
«...мало кому известно, что мы отказались от проведения 95% заседаний на уровне высшего руководства, которые традиционно использовались для утверждения продукции. Мы создали среду, в которой присутствие руководства ограничивалось еженедельным посещением.
Если руководители хотели пообщаться или получить информацию о состоянии дела, они могли это сделать на протяжении двух часов каждую пятницу. Следует отметить, что участники коллектива [разработчиков] сами определяли то, что им требуется от руководства для достижения конечной цели [т.е. разработки автомобиля на 25 месяцев быстрее, чем когда-либо ранее]».
Минимальная рекомендуемая производителем цена модели Maverick составляет всего 19 995 долл. США(!).
Дэвид Зуби, сотрудник Страхового института дорожной безопасности и анализа дорожных потерь (IIHS-HLDI), указал ряд аспектов, которыми электромобили отличаются от аналогичных автомобилей, оснащённых двигателем внутреннего сгорания:
Вывод IHS-HLDI: стоимость страхования электромобилей должна быть ниже по сравнению с аналогичными автомобилями, оснащёнными двигателем внутреннего сгорания.
Тем не менее, при столкновении электромобили причиняют другим автомобилям больше повреждений, вероятно, по причине большего веса аккумуляторной батареи. [Сотрудники SSAB размышляют о том, как автодизайнеры решат эту проблему, проектируя будущие модели электромобилей.]
Дэвид Зуби продолжает: «Chevrolet Bolt, Nissan Leaf, Tesla 3 и 4 выгодно отличаются от представленных в данном сегменте автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (а не только от аналогов этой же марки). Уровень смертельных случаев при эксплуатации модели Leaf (которая предлагается на рынке достаточно долго для сбора статистически значимых данных) достаточно низок по сравнению с автомобилями этого сегмента, оснащёнными двигателем внутреннего сгорания.
Существенные отличия по не связанным со столкновениями пожарам у электромобилей и их аналогов с ДВС отсутствуют. В настоящее время не хватает данных, чтобы сделать выводы о связанных со столкновениями пожарах и несчастных случаях со смертельным исходом для электромобилей: количество случаев со смертельным исходом (где пожар был наиболее опасным событием) ограничивается однозначными цифрами.
Бекки Мюллер рассказала о главных изменениях в новой версии испытаний на стойкость к боковому удару, где IIHS-HLDI пытается учесть размер и форму среднего внедорожника, такого как Ford Explorer. Испытания 2.0:
Институтом IIHS-HLDI было установлено, что максимальное проникновение средней стойки является эффективным показателем для оценки смертности (при уменьшении проникновения на 20 см смертность снижается на 25%).
В ходе новых испытаний IIHS-HLDI на стойкость к боковому удару, проведённых с использованием 15 компактных внедорожников, были получены различные результаты: от 3 см (расстояние от средней стойки до имитированной центральной линии манекена – неприемлемый результат) до 23 см (отличный результат – «хороший» результат не обеспечивал достаточного места, чтобы исключить смертельный исход для человека мелкого телосложения).
Кроме того, новыми испытаниями на стойкость к боковому удару было установлено, что нижняя часть туловища в некоторых моделях современных компактных внедорожников остаётся уязвимой, несмотря на хорошо защищённые верхнюю часть туловища и голову. Это указывает на необходимость принятия соответствующих мер при проектировании кузовных компонентов, отвечающих за безопасность.
Как отмечалось институтом IIHS-HLDI ранее, в процессе новых испытаний двери подвержены большей деформации. IIHS-HLDI планирует использовать новые испытания на стойкость к боковому удару при определении лауреатов награды Top Safety Pick 2023.
Если затронуть тему дверей, можно отметить достаточно смелый инновационный подход компании Gestamp, который они называют созданием "дверного каркаса горячей штамповки с перекрывающими накладками"», – рассказывает Пауль Белангер. Это решение является дополнением линейки кузовных компонентов большого размера, которая теперь включает каркасы дверей, цельные полы и рамы.
«При проектировании каркаса дверей была поставлена задача уменьшить количество компонентов, упростить производство и сборку, снизить затраты, повысить безопасность и уменьшить выбросы CO2. Для оптимизации каркаса двери инженеры компании Gestamp интегрировали восемь компонентов в один элемент из закаляемой под прессом стали (PHS). Для этого использовалась оснастка чрезвычайно большого размера.
Благодаря такому инновационному технологическому решению компания Gestamp смогла предложить передовую альтернативу традиционным методам производства – точечная контактная сварка с перекрытием. На новых линиях компании Gestamp по производству серийных компонентов используется стандартная точечная сварка без удаления материала, что позволяет без труда по необходимости откорректировать положение заготовки и процесс сварки. Каркас двери с максимальной интеграцией компонентов отличается экономичностью и обладает повышенной жёсткостью в наиболее подверженных воздействиям областях.
Используя перекрытия, компания Gestamp исключает необходимость в удалении материала, что упрощает процесс сварки. Перекрытия могут быть помещены в критически важных местах для повышения жёсткости. Изображения предоставлены компанией Gestamp.
Представьте себе электронную сборку кузовных компонентов, с помощью которой можно проверить процессы, а также предсказать и устранить проблемы, которые обычно возникают после доставки реальных компонентов. Виртуальную имитацию процесса сборки AutoForm (некоторые называют её цифровым двойником) описал Тодд Маккланахан.
Электронный процесс имитирует нормальную точность сборки. Определение необходимой формы на ранних этапах проектирования позволяет производителям исключить многократную модификацию оснастки и сэкономить тем самым время и затраты. Виртуальная имитация улучшает понимание инженерами взаимосвязи между отдельными деталями, формирующими целый элемент. Таким образом, в рамках стратегии эффективной оптимизации дизайна они могут создавать детали улучшенной геометрии. Цель состоит в том, чтобы сократить количество модификаций компонентов на поздних этапах разработки, снизить затраты на оснастку и оборудование, в то же время добившись более высокой надёжности и готовности, что, в конечном счёте, сокращает время реализации проекта.
Компании Ford и Altair Engineering совместно представили новое уравнение для быстрой оценки поперечной прочности многоэлементных тонкостенных конструкций при воздействии трёхточечной изгибающей нагрузки. Их целью было создание полезного инструмента для быстрой оценки различных конфигураций конструкции.
Уравнение основано на принципе базовой структурной механики процесса деформации тонких пластин, который дополнен эмпирическими факторами для представления геометрических ограничений тонкостенных многоэлементных конструкций. Полуэмпирическое уравнение для прогнозирования пиковой прочности тонкостенных секций при боковой ударной нагрузке было проверено на основе данных, собранных в ходе физических испытаний и моделирования методом конечных элементов.
Тема обеспечения безопасности при столкновении затрагивалась на конференции IABC 2021 всеми автопроизводителями. Honda намерена добиться высоких рейтингов в этом плане за счёт инновационного дизайна кузовных компонентов и использования высокопрочных материалов. Модель MDX 2022-го года была спроектирована на 60,9% из высокопрочной стали и на 8,8% из алюминия, что позволило достичь:
Благодаря применению прогрессивной высокопрочной стали 780T толщиной 1,0 мм (780 МПа) для изготовления нижней части приборной панели удалось уменьшить вес конструкции на 3,3 кг. Новый материал заменил сталь 590Y толщиной 1,2 мм. Кроме того, уменьшился риск проникновения компонентов в пассажирский салон при столкновении.
Новые брусья дверей, распределяющие нагрузки по стойкам и порогам, повышают поглощение энергии при боковых ударах. Брусья покрывают и передают нагрузку непосредственно на нижние элементы кузова. В результате проникновение средней стойки в салон уменьшено на 34%.
В модели MDX 2022 используется четырёхсекционный каркас двери, изготовленный методом лазерной сварки закаляемой под прессом стали прочностью 1500 МПа. Для повышения жёсткости кузова используется двадцать три метра высокоэффективного конструкционного клея. (Компания Henkel – ещё один докладчик конференции IABC – представила обширные данные испытаний, ориентированных на сравнение конструкций со сварными и клеено-сварными соединениями, которые демонстрируют повышенную жёсткость кузова, улучшенное поглощение энергии и более высокую усталостную прочность металлических конструкций.) Усилия по улучшению жёсткости кузова модели MDX привели к 32%-ному повышению общей жёсткости на кручение, что позволило улучшить такие показатели, как управляемость, жёсткость езды, вибрация, шум и комфорт во время движения.
Ford Maverick 2022 отличился не только быстрым процессом разработки – в этой модели было представлено множество инноваций в области дизайна кузова.
Для начала компания Ford максимально использовала существующую платформу C2. Однако, для нового монолитного пола кузова пикапа Maverick требовалось спроектировать новые задние брусья, соединяющие задние элементы и удлинения порога, плоский пол кузова, а также усиления задних порогов и стоек заднего проёма.
Maverick отличается более агрессивным переходом между кузовом и салоном по сравнению с типичными образцами цельного кузова. «Брус в брусе» – это новая конструкция, разделённая на два штампованных элемента, которая обеспечивает 1) необходимую глубину изделия, 2) высокую стабильность профиля и 3) оптимальное соединение между задним брусом и порогом кабины. Интеграция верхней части кузова с кабиной обеспечила переход внутренней и внешней части верхнего бруса кабины в конструкцию задней стойки кузова.
Ford Maverick 2022 – представленный во всём мире автомобиль, отвечающий международным стандартам безопасности.
Благодаря преднамеренному использованию сверхпрочной стали в сочетании с другими материалами обеспечивается защита салона за счёт прочности материалов и оптимального распределения энергии при столкновении. Компания Ford отмечает, что за последние годы требования по обеспечению безопасности при лобовом столкновении стали более строгими и сложными, что вынуждает производителей разрабатывать переднюю часть автомобиля, способную эффективно справляться с ориентированных в нескольких направлениях нагрузками при столкновении.
В ответ компания Ford разработала трёхмерную модель путей нагружения (3DLP), в рамках которой элементы передней части автомобиля (кресла, брусья, подрамники) используются для управления энергией столкновения за счёт различных перекрытий (вертикальных либо поперечных). В модели 3DPL ударная нагрузка оптимизируется за счёт своевременного развёртывания подсистем конструкции. В результате все подсистемы передней части автомобиля взаимодействуют для лучшего распределения нагрузки во всех направлениях.
Общее снижение коэффициента аэродинамического сопротивления (Cd) у модели Nissan Rogue 2021 составило 5%. Этого показателя удалось добиться частично за счёт использования воздушных завес (первое предложение в данном сегменте; -1% Cd), трёхмерных дефлекторов для шин (-5% Cd), активных заслонок решётки радиатора, покрытия для днища кузова, оптимизированной задней части (комбинация спойлера с задним фонарём) и оптимизации передней стойки кузова.
В конструкции системы пассивной безопасности автомобиля Rogue 2021 используется сверхпрочная сталь наряду с широким применением горячештампованной борсодержащей стали, что позволяет уменьшить вес и уровень выбросов, а также обеспечить соответствие требованиям безопасности. За счёт распределения путей нагружения по балкам пола ударные усилия перемещаются от пассажиров. Кроме того, модель Rogue оснащается платформой новой конструкции с плавными соединениями, которая помогает распределить осевую нагрузку и оптимизировать поглощение энергии. Поглощение энергии обеспечивают также крыло, капот (смягчают удар головы пешехода) и подкладка (снижает силу удара в области ног).
В нашем блоге, посвящённом стали Docol, размещаются актуальные аналитические статьи на темы, имеющие прямое отношение к вашему бизнесу. Наши информационные материалы, охватывающие тенденции развития рынка, технический анализ, методику производства, новинки отрасли и многое другое, помогут вам в разработке инновационных решений для повышения конкурентоспособности вашего бизнеса.
Узнайте больше – просмотрите наши бесплатные вебинары, посвящённые применению прогрессивной высокопрочной стали в автомобилестроении.