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邁凱倫“全球首創”自動快速鋪帶(ART)工藝 將實現更輕、更硬且更強的碳纖維車身結構

摘要|自動快速鋪帶(ART)技術已在邁凱倫復合材料技術中心(MCTC)投入使用,并將應用于邁凱倫未來的車型中。該技術能夠生產出更輕、更硬且更強的碳纖維結構,同時產生的廢料更少。 


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邁凱倫汽車公司(位于英國薩里郡沃金)宣布,其已研發出一種“全球首創”的制造方法,將受航空航天領域啟發的碳纖維生產工藝進行規?;瘧茫糜诹慨a超級跑車的制造。這種名為自動快速鋪帶(ART)的專業制造工藝,將被用于改進邁凱倫未來的車型。邁凱倫汽車公司生產超高性能的輕量化超級跑車。該公司于2010年成立,如今已是邁凱倫集團最大的業務板塊,它整合了四十多年來在賽車和汽車領域利用碳纖維在減輕重量、提升性能以及增強結構強度方面優勢的經驗。邁凱倫表示,其制造的每一輛汽車都基于碳纖維單體殼結構。

 

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自動快速鋪帶(ART)方法的靈感來源于航空航天行業運用超精密制造方法來打造定制碳纖維結構的能力,這通常是通過機器人鋪設復合帶材來實現的。不過,邁凱倫指出,航空航天行業的工藝是自動快速鋪帶(ART)方法更快速、高生產效率的版本。

 

如今,自動快速鋪帶(ART)技術已整合到邁凱倫復合材料技術中心(MCTC)。它使用一臺專門設計的機器,該機器配備固定的鋪帶頭和一個能夠快速移動且可旋轉的工作臺,從而開創了一種更快速的制造工藝,適用于汽車制造以及高速率的復合材料制造。它能夠實現定制化的纖維鋪設,從而為滿足承重或剛度要求創造新的可能性,而這些是傳統手工鋪設方法無法做到的。自動快速鋪帶(ART)方法還通過讓工程師擺脫統一材料的限制來鼓勵創新。對復合材料內的纖維取向進行特定調整,可實現各向異性剛度——即在特定方向上增強剛性,同時在其他部位保持柔韌性。這為設計承受高負荷、復雜的空氣動力學部件開辟了新途徑,而且這些部件在外觀上也可以做到與眾不同。 

 

此外,邁凱倫表示,這種工藝能夠優化強度重量比;纖維可以集中在承受高應力或高負荷的區域,比如接頭處、邊緣或連接點,進而能夠去除低應力區域中不必要的材料。據報道,在使用邁凱倫自動快速鋪帶(ART)碳纖維制造零部件時,由于鋪設的是定長的干態復合帶材,產生的無法再利用的不規則邊角料大幅減少。用于對零部件進行鋪層的干態帶材原材料,高達95%都被用到了最終的零部件上。這種自動化工藝還減少了因人為失誤導致的定位不準確和材料損耗,確保最終的鋪層在設計公差范圍內,從而最大限度地減少廢品率。自動快速鋪帶(ART)的自動化部分還能提供實時監測和控制,確保工藝參數始終一致,并優化零部件質量。 

 

邁凱倫表示,自動快速鋪帶(ART)技術縮短了制造時間并降低了成本,這使得在汽車更多部位更廣泛地使用碳纖維成為可能。除了碳纖維單體殼之外,例如,更廣泛地使用由邁凱倫自動快速鋪帶(ART)碳纖維制成的超輕車身面板,也變得更加可行且具有成本效益。一臺高速率鋪設原型機已經安裝在了邁凱倫復合材料技術中心(MCTC)。邁凱倫稱,自動快速鋪帶(ART)技術的首次應用設備將在2025年晚些時候升級為一臺工業規格的機器,屆時制造能力將得到提升。 

 

首批采用邁凱倫自動快速鋪帶(ART)碳纖維的邁凱倫汽車將是邁凱倫終極超級跑車,以及“1”系列的下一款車型——邁凱倫W1。主動式前翼組件中的固定翼面是汽車空氣動力學套件的一個重要組成部分,它能夠產生高達1000千克的下壓力。得益于邁凱倫自動快速鋪帶(ART)技術帶來的更高剛度,該固定翼面的剛度比同等的預浸料部件高出10%。目前正在考慮為W1的量產車型使用更多由自動快速鋪帶(ART)碳纖維制成的部件。