O iluminamento de todo o veículo pode efetivamente aumentar a faixa, reduzir o consumo de energia e reduzir as emissões. Então, como a peso leve do ônibus pode ser alcançado ao garantir a segurança e o desempenho? Este artigo analisará três aspectos principais: caminhos técnicos, estudos de caso e tendências.
A. Caminhos
A peso leve do ônibus é alcançado principalmente através da leveza de materiais, estruturas e processos.
1. Material leve
A substituição do aço tradicional por materiais de baixa densidade e alta resistência, como compósitos de fibra de carbono, ligas de alumínio, ligas de magnésio e aço de alta resistência, reduz significativamente o peso e melhora a resistência à corrosão. Alguns materiais também são recicláveis.
No entanto, esses materiais enfrentam desafios como alto custo, processos de fabricação complexos e dificuldade em unir materiais.
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Os compósitos de fibra de carbono têm força e módulo específicos extremamente altos, são resistentes à corrosão e resistentes à fadiga, e oferecem uma extensa flexibilidade de design. Eles são usados principalmente em painéis, molduras e caixas de bateria. No entanto, o alto custo e a dificuldade em reparos são os principais obstáculos que impedem sua adoção generalizada. A liga de alumínio tem uma densidade de um terço da de aço e oferece excelente resistência à corrosão, facilidade de processamento e reciclabilidade. É amplamente utilizado em molduras do corpo do veículo, peles, componentes do chassi, rodas e acabamentos internos. No entanto, seu custo inicial é maior que o aço tradicional e há desafios com os processos de união.
Atualmente, a liga de magnésio é o material estrutural de metal mais leve, com um terço de densidade mais leve que o alumínio. Oferece excelentes propriedades de amortecimento e blindagem e é frequentemente usado em pequenos componentes, como rodas de direção e suportes do painel de instrumentos. No entanto, é caro, exibe resistência a corrosão relativamente baixa e exibe baixa resistência à fluência de alta temperatura.
O aço de alta resistência pode reduzir o peso, mantendo o desempenho, reduzindo a espessura. É amplamente utilizado nos principais componentes estruturais dos quadros e do chassi do corpo de ônibus e atualmente é um material leve e econômico e tecnologicamente maduro.
2. PESOLE DE LIMPELAÇÃO ESTRUTAL
O uso de algoritmos de engenharia e otimização auxiliados por computador, o projeto detalhado da estrutura do corpo do veículo e a remoção de materiais redundantes pode melhorar o desempenho estrutural com material mínimo ou sem material adicional, oferecendo uma solução econômica. Essa abordagem também requer altos recursos de design e simulação.
Que estratégias de otimização existem?
Otimização da topologia: Dentro de um determinado espaço de design, com base em restrições e objetivos de desempenho, é procurado o caminho ideal de distribuição de materiais para obter uma estrutura inovadora de transmissão de força.
Otimização dimensional: otimizando a espessura do componente, a forma transversal e as dimensões, dado um layout estrutural definido. A análise de sensibilidade é frequentemente usada em pesquisa para identificar componentes cuja espessura é insensível ao desempenho, mas sensível ao peso, permitindo a otimização e redução.
Otimização da topografia: usada principalmente para peças de chapas metálicas, essa abordagem aumenta a rigidez através de métodos como costelas, permitindo assim o uso de material mais fino.
Projeto de otimização multi-objetiva: simultaneamente considera vários objetivos de desempenho (como massa, rigidez e frequência de vibração) e várias condições de operação (flexão, torção, frenagem etc.) para encontrar a solução geral ideal. Esse tipo de otimização normalmente requer algoritmos avançados e computação de alto desempenho.
3. Processos de peso leve
Melhorar os métodos de fabricação e unir tecnologias, como moldagem integrada, soldagem a laser e termoformagem, pode reduzir o número de componentes, obter redução geral de peso e melhorar a eficiência da produção. No entanto, isso requer atualização de linhas de produção e equipamentos, o que requer investimento inicial significativo.
Quer saber quais são esses processos?
Processos de moldagem integrados, como moldagem por infusão de vácuo (VIP) e moldagem por transferência de resina (RTM) de materiais compósitos, podem produzir componentes grandes e integrados, reduzindo o número de peças e o peso dos conectores.
TERMOMOMING: As folhas de aço de alta resistência são aquecidas e depois estampadas em forma em um único processo, resultando em formas complexas e partes extremamente fortes.
Hidroformagem: a tubulação é expandida para a cavidade do molde usando líquido interno de alta pressão, criando estruturas ocas complexas, reduzindo a soldagem e melhorando a rigidez e a resistência.
Tecnologias avançadas de união: ingressar em materiais diferentes é um desafio fundamental no peso leve. Tecnologias avançadas de união, como soldagem a laser, rebitagem de autopierce (SPR), parafusos de broca de fluxo (FDS) e ligação adesiva, são amplamente utilizados para atender aos requisitos de conexão e garantir a confiabilidade dos corpos de veículos materiais mistos.
Design modular: várias funções são integradas a um único módulo, reduzindo o número de peças, tempo de montagem e peso.
B. casos
Os fabricantes avançados de ônibus conduziram inúmeras explorações e práticas benéficas em tecnologias leves. Eles normalmente atingem metas de redução de peso por meio de inovação material, otimização estrutural e processos avançados de fabricação, com uma ênfase particular no uso de materiais leves, como compósitos e ligas de alumínio.
VDL Bus & CoachOs ônibus da série CitEa da Holanda utilizam componentes compostos com uma fórmula de resina espumante e um processo de expansão de vácuo (tecnologia VEX), reduzindo o peso do componente em até 45%, alcançando alta eficiência de produção e exibindo excelente retardância de incêndio.
VolkswagenO carro elétrico de barramento elétrico tipo 2 na Alemanha utiliza um design generativo para otimizar a ponderação leve da roda, reduzindo o peso da roda em 18%, mantendo a força.
Yixing Electric Autoe o Instituto de Pesquisa Metal da Academia Chinesa de Ciências colaborou para lançar o primeiro ônibus elétrico leve da liga de magnésio do mundo. O barramento de 8,3 metros de comprimento possui uma estrutura corporal construída inteiramente de liga de magnésio de 226 kg, economizando 780 kg em comparação com o aço e 110 kg em comparação com a liga de alumínio.
Yangtse AutoO barramento elétrico de 12m Ultra-Lightweight utiliza ligas de alumínio de alta resistência, um chassi composto de sanduíche, uma estrutura corporal modular, novos conectores estruturais e processos de ligação, entre outros designs inovadores. Isso reduz o peso do veículo em um terço em comparação com os ônibus convencionais comparáveis. A produção modular de veículos variando de 6 a 25 metros reduz a carga de trabalho de soldagem em 90% em comparação com os processos tradicionais, abordando fundamentalmente as águas residuais e a poluição por resíduos gerados durante o processo de fabricação.
Aqui está a fórmula para alcançar leves.
C. tendências
As aplicações híbridas multimateriais estão se tornando mainstream: confiar apenas em um único "material mágico" é não econômico. As estratégias híbridas podem alcançar o equilíbrio ideal entre desempenho, peso e custo.
Avanço de design de Digitalização e Inteligência: Métodos de design digital, como simulação de CAE, otimização de topologia e otimização multi-objetiva, tornaram-se o desenvolvimento essencial para leves, ajudando os engenheiros a encontrar soluções ideais mais rapidamente.
A inovação de processos se concentra em baixo custo e alta eficiência: o projeto material e estrutural requerem processos avançados. A pesquisa e desenvolvimento futuros de processos se concentrarão na redução de custos, melhorando os tempos do ciclo de produção e o aumento da estabilidade. Profunda integração com eletrificação e inteligência:
A peso leve complementa o design integrado do sistema "Três Eletrics" (bateria, motor e controle eletrônico). Além disso, tecnologias de conectividade inteligentes, como programação inteligente e controle de cruzeiro preditivo, podem otimizar o consumo de energia no nível operacional, aumentando ainda mais a peso leve inerente do veículo.
Concentre -se em uma avaliação completa do ciclo de vida: a luz leve não deve se concentrar apenas na economia de energia durante a fase de uso do veículo; Ele também considera o consumo de energia e os impactos ambientais em todo o processo, desde a produção, fabricação e reciclagem de materiais, buscando redução ideal de carbono ao longo do ciclo de vida do veículo.
Conclusão
O peso leve do barramento é um projeto de sistemas complexos, o resultado do desenvolvimento coordenado de três abordagens principais: materiais, estrutura e processo. Seu objetivo principal é reduzir cientificamente o peso, garantindo a segurança, o desempenho e o controle de custos. No futuro, o peso leve do ônibus vai além de simplesmente reduzir o peso; Será profundamente integrado à eletrificação, inteligência e desenvolvimento verde, e considerado de uma perspectiva completa do ciclo de vida. Isso levará a indústria de ônibus a um desenvolvimento mais eficiente e sustentável.
https://www.yangtseauto.com/bus/electric-ultra-lightweight-bus-12m.html
