南約克郡的兩家企業(yè)與謝菲爾德大學(xué)先進制造研究中心（AMRC）聯(lián)手，通過設(shè)計、制造和測試一種用于卡車和火車的高性能穩(wěn)定桿，比目前市場上的穩(wěn)定桿輕30%，從而進一步推動汽車行業(yè)向凈零排放的道路發(fā)展。

AMRC復(fù)合材料中心與Tinsley Bridge公司和Performance Engineered Solutions公司合作開展了輕質(zhì)金屬復(fù)合材料混合項目（LiMeCH），該項目獲得了英國創(chuàng)新署40萬英鎊的資助，創(chuàng)造了目前用于懸掛裝置的管狀鋼筋的更輕的替代品。

"客戶的首要任務(wù)就是輕量化，"Tinsley Bridge公司工程總監(jiān)Russell Crow說。"當他們在尋找替代推進系統(tǒng)時更是如此，如電力驅(qū)動系統(tǒng)和替代燃料，因為節(jié)省的每一克都抵消了他們必須為電池或氫燃料箱攜帶的額外質(zhì)量。"

碳纖維復(fù)合材料尚未廣泛應(yīng)用于量產(chǎn)汽車領(lǐng)域的功能部件，如懸架系統(tǒng)，其行業(yè)標準是將鋼管焊接到金屬終端接頭。用更輕的材料取代鋼鐵可以提高燃油效率，幫助運營商滿足新的排放法規(guī)，而且復(fù)合材料受疲勞的影響較小，因此使用它們可以在不影響性能的情況下提高可靠性。

為期兩年的LiMeCH項目中，該聯(lián)盟旨在復(fù)合管和金屬端部配件之間建立一個合適的接頭，共同構(gòu)成防傾桿（ARB），這是車輛懸掛單元的關(guān)鍵部件。作為一個最低限度，該接頭需要能夠傳遞與用鋼彈簧制造的等效部件相同載荷。

在AMRC的MF技術(shù)長絲纏繞系統(tǒng)上生產(chǎn)的原型防傾桿之一

關(guān)鍵是找到一個模塊化系統(tǒng)。這個項目并非要制造一個非常昂貴的復(fù)合材料部件，而是要研究出如何將金屬和復(fù)合材料結(jié)合在一起的可行方法，以少量庫存零件創(chuàng)造高可配置性。

Tinsley Bridge與AMRC（高價值制造（HVM）項目的一部分）有過合作歷史，在一個名為“輕量級復(fù)合材料懸架組件（LiCoSuCo）”的項目中開發(fā)了一種用粘合劑連接的金屬和碳纖維增強塑料（CFRP）的混合復(fù)合材料輥桿。 AMRC復(fù)合材料中心的研究工程師Craig Atkins表示，雖然該項目在批量復(fù)合材料制造、金屬臂生產(chǎn)和粘合領(lǐng)域取得了進展，但它也產(chǎn)生了其他問題，需要團隊開發(fā)解決。

Craig Atkins繼續(xù)說道："我們從LiCoSuCo項目中吸取了失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)，特別是在金屬和碳纖維之間粘合接頭的完整性方面。繼續(xù)進行的LiMeCH項目是建立在前一個項目的成果之上的合作和研究。"

另一家合作公司——Performance Engineered Solutions公司利用其在復(fù)合材料和輕質(zhì)材料方面的專業(yè)知識來設(shè)計ARB，在制造之前采用有限元分析（FEA）來模擬過程，以確定擬議的設(shè)計是否能夠抵御ARB所承受的載荷。

Performance Engineered Solutions公司高級設(shè)計工程師Stefan Dalberg表示："我們需要考慮制造的難易程度以及材料選擇、粘合劑選擇以及無損檢測（NDT）期間的性能。"

AMRC復(fù)合材料中心使用其MF Tech長絲纏繞系統(tǒng)生產(chǎn)了四個防傾桿原型，在該系統(tǒng)中，浸漬樹脂的碳長絲被纏繞在旋轉(zhuǎn)的心軸上以形成所需的形狀。PES使用CT掃描技術(shù)對鋼筋的內(nèi)部進行穿透性檢查，然后使用內(nèi)部光掃描系統(tǒng)對零件進行目視檢查。

對復(fù)合材料系統(tǒng)的檢測是關(guān)鍵，因為這些部件的故障模式與行業(yè)內(nèi)每個人都知道、理解的傳統(tǒng)鋼材不同。需要研究并開發(fā)了一整套非破壞性測試技術(shù)，包括在現(xiàn)場和測試軌道上的測試，以了解該部件是否已經(jīng)損壞，損壞的程度如何，以及是否適合繼續(xù)使用。很高興，這些原型已經(jīng)通過了這些嚴格測試。

"目前我們已經(jīng)做了無損檢測、環(huán)境測試和沖擊測試；所以我們已經(jīng)有效地研究了車輛下對這根鋼筋的所有要求，并建立了安全案例，"Stefan說，"現(xiàn)在是優(yōu)化設(shè)計的問題，因為我們有可能使它更輕，并繼續(xù)降低單位成本"。

此外，這個項目的結(jié)果在重工業(yè)之外也有應(yīng)用。最初的設(shè)計ARB是為卡車、火車和軍用車輛設(shè)計，但它可以按比例縮小——沒有理由不將這項技術(shù)應(yīng)用于電動汽車（EV）和快遞服務(wù)使用的小型貨車。隨著汽車工業(yè)向更大的電氣化和更輕的部件發(fā)展，人們越來越關(guān)注如何擺脫完全的金屬部件。找到一種將金屬材料與復(fù)合材料結(jié)合的方法，并將一個部件的重量減少近三分之一，是在實現(xiàn)凈零的道路上邁出的重要一步。

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