Электромобильность: компания FLB GmbH использует машины Z100 и HTM 5020 для универсальных испытаний материалов

Случай из практики

Заказчик: FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
Город: Siegen, Deutschland
Отрасль: автомобильная промышленность, пластмассы
Тема: испытание и валидация структурных компонентов электромобилей

ноябрь 2024

Компания FLB GmbH специализируется на определении характеристик металлов и усиленных волокном пластмасс с целью разработки имитационных карт материалов для расчетов столкновений. Эти карты валидируют для точного моделирования и улучшения систем защиты при движении в аккумуляторных электромобилях. Для этого специалисты компании FLB GmbH используют высокоскоростную машину HTM 5020 и универсальную испытательную машину Z100 фирмы ZwickRoell.

Задача Компетенции Решение Результат Оборудование

Компания FLB GmbH по производству легких транспортных средств

Компания FLB GmbH является ведущим поставщиком услуг по разработке автомобильных структурных компонентов, специализирующимся на создании экологически безопасных и легких решений, особенно для автомобилей с новой энергией (New Energy Vehicles). Являясь дочерним предприятием кафедры производства легких транспортных средств Зигенского Университета, компания имеет привилегированный доступ к новейшим трендам в области исследований и разработок. Компания FLB GmbH предоставляет комплексные услуги: от сравнительного анализа и обратного проектирования до усовершенствованной разработки и оптимизации продукции с использованием новейших технологий CAD и FEM. Помимо моделирования процессов компания предлагает универсальные варианты испытаний для удовлетворения высоких требований отрасли и эффективной валидации инновационных решений.

Высшая компетентность фирмы ZwickRoell

Гибкость: максимальная адаптируемость испытательных машин с практически неограниченными возможностями для геометрии ударных элементов.
Надежность: испытательные машины предназначены для ежедневного интенсивного использования.
Универсальность: возможность проведения любых видов испытаний материалов, включая осевые испытания, испытания на 3-точечный изгиб и другие.
Компетентность: надежное и быстрое обслуживание специалистами фирмы ZwickRoell.
Достоверность: отслеживаемые результаты испытаний.

Задача

Разработка и валидация карт материалов для алюминиевых сплавов с различными скоростями деформации

Для разработки безопасных и эффективных транспортных средств в автомобильной промышленности чрезвычайно важно точное определение характеристик материалов. Перед компанией FLB GmbH стояла задача создать карты материалов для алюминиевых сплавов, охватывающие широкий диапазон скоростей деформации - от квазистатических условий до высокодинамичных сценариев столкновений. Эти карты материалов имеют решающее значение для точного прогнозирования поведения алюминия в различных ситуациях нагрузки и помогают постоянно оптимизировать безопасность и эффективность автомобилей.

Особые вызовы

Определение характеристик материалов при высоких скоростях деформации: первым серьезным вызовом было получение точных и надежных данных о поведении алюминиевых сплавов при высоких скоростях деформации. При таких скоростях материалы ведут себя иначе, чем в более медленных квазистатических условиях. Измерение точных данных в этой области требует специализированного оборудования и опыта для адекватной регистрации быстрых и зачастую колоссальных нагрузок.
Валидация карт материалов в одних и тех же граничных условиях: другой критической задачей была валидация разработанных карт материалов в процессе испытаний компонентов, способных моделировать как квазистатические, так и высокодинамичные условия. Эта валидация должна гарантировать стабильное и надежное функционирование карт материалов в различных условиях нагружения.
Задача: создание испытательных сред, способных точно воспроизводить эти различные условия, чтобы можно было эффективно проверять карты материалов и санкционировать их для практического применения.

Решение фирмы ZwickRoell

Решение комплексных требований к испытаниям с помощью машин Z100 и HTM 5020

Для решения этих задач на фирме были разработаны две специализированные машины: Allroundline Z100 и высокоскоростная испытательная машина HTM 5020. Эти машины сыграли решающую роль в решении комплексных требований к испытаниям.

Квазистатическое определение характеристик материалов с помощью машины Z100: машина Z100 в первую очередь использовалась для квазистатических испытаний. Ее способность точно прикладывать медленно растущее усилие сделала ее идеальной для детального исследования поведения материалов при более низких скоростях и нагрузках. Эти испытания имели решающее значение для формирования базового понимания того, как алюминиевые сплавы будут вести себя в повседневных условиях эксплуатации.
Высокодинамичное определение характеристик материалов с помощью машины HTM 5020: для расширения квазистатических данных материала до высокодинамичного диапазона были проведены дополнительные испытания на растяжение на машине HTM5020. Эта машина позволила специалистам компании FLB GmbH определять поведение материалов при крайне быстрых и высоких нагрузках (например, при автомобильной аварии). Машина HTM 5020 предоставила важные данные, необходимые для разработки карт материалов в целях прогнозирования поведения материала в критических и важных в плане безопасности ситуациях.
Квазистатическая валидация и испытание на интрузию: инновационным аспектом решения стало дополнительное использование машины Z100 для создания испытания системы защиты при движении на интрузию. Это осуществляется аналогично высокодинамичным испытаниям в шахте сброса. Шахта сброса представляет собой отдельный испытательный механизм, с помощью которого испытывают системы защиты при движении у электромобилей – термином «интрузия» обозначают проникновение постороннего предмета/ударного тела в аккумуляторную батарею транспортного средства. Этот сценарий воспроизводится как статически на машине Z100, так и динамически в шахте сброса. Это позволяет специалистам компании FLB GmbH валидировать карты материалов в идентичных условиях для обоих видов испытаний. Использование одних и тех же испытательных конструкций на машине Z100 и в шахте сброса позволило получить согласованные и сопоставимые данные, что значительно повысило надежность и точность определения характеристик материалов.

результат

Более легкие системы защиты при движении благодаря прецизионным испытаниям

Решение компании FLB GmbH использовать высокоспециализированные испытательные системы Z100 и HTM 5020 дало выдающиеся результаты с точки зрения как качества научных данных, так и скорости разработки продукции. Комбинированное применение этих приборов позволило точно охарактеризовать материалы во всем диапазоне скоростей нагружения (от квазистатических до динамических) и достоверно описать их поведение на уровне готовых изделий.

Созданная база данных позволила специалистам компании FLB GmbH не только значительно повысить точность определения характеристик материалов, но и ускорить разработку инновационных продуктов. Конкретным результатом этих улучшенных процессов испытания и разработки является запуск проекта предварительной разработки систем защиты при движении, вес которых на 20 процентов меньше, чем у предыдущих серийных изделий. Это значительный прогресс в области изготовления легких конструкций и повышения эффективности, напрямую связанный с улучшенными процедурами испытаний.
Заказчики компании FLB GmbH остались чрезвычайно довольны достигнутым прогрессом. Улучшенная характеризация материалов и разработка продукции позволили им внедрять более совершенные и легкие компоненты, которые повышают безопасность и эффективность транспортных средств, одновременно способствуя снижению общего веса конструкции.

„Надежные и максимально гибкие в использовании (как в случае с Z100) машины фирмы ZwickRoell позволяют нам проводить чрезвычайно эффективные испытания для наших заказчиков. Кроме того, возможность представления широкого диапазона скоростей деформации при определении характеристик материалов и одновременно отображения валидаций на уровне готовых изделий также позволяет нам и нашим клиентам постоянно выявлять новые потенциалы облегченных конструкций"

Макс Биш, управляющий директор компании FLB GmbH