電動車：FLB GmbH 使用 ZwickRoell Z100 和 HTM 5020 試驗機實現材料測試的靈活性

個案探討

客戶： FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
地點： Siegen, Deutschland
產業： 汽車、塑膠
主題： 純電動車（BEV）結構組件的測試和驗證

2024 年 11 月

FLB 汽車製造有限公司（輕量工程）專注於金屬及纖維強化塑膠的材料表徵，以開發用於碰撞計算的模擬材料資料表。這些資料卡經過驗證，能準確地模擬並改善純電動車（BEV）的防撞擊保護系統 (underride protection system)。為此，FLB GmbH 使用 ZwickRoell 的 HTM 5020 和 Z100 系列高速拉伸試驗機。

任務能力 解決方案 結果產品

FLB 汽車製造有限公司

FLB GmbH 為汽車結構元件領域的主要開發服務供應商，專精於創造永續且輕量的解決方案，特別是針對新能源車輛。作為錫根大學輕型汽車結構研究中心的衍生機構，該公司能優先掌握最新的研究與開發趨勢。FLB GmbH 提供全方位的服務，包括使用最新 CAD 及 FEM 技術的基準測試與逆向工程，以及先進產品的開發與優化。除流程模擬外，該公司亦提供靈活的測試方案，以滿足業界的嚴苛要求，並以高效率的方式來確認創新解決方案。

ZwickRoell 頂尖能力

靈活：最大的試驗機適應能力，幾乎無限可能的衝擊器幾何形狀。
堅固：試驗機設計為適合惡劣條件下的日常使用。
多功能：能夠執行所有類型的材料測試，包括軸向測試、三點彎曲和其他測試方法。
純熟：ZwickRoell 提供可靠、快速的服務。
可靠：可追溯的測試結果。

任務

透過不同的應變率開發及確認鋁合金的材料資料表

精準的材料表徵對開發安全且高效車輛的汽車工業而言至關重要。 FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau 面臨一項任務，就是建立涵蓋從準靜態條件到高動態碰撞情境等各種應變率範圍的鋁合金材料資料表。這些材料資料表對於精準預測鋁在不同荷重情況下的行為至關重要，且有助於持續優化車輛的安全性及效率。

具體挑戰：

高應變率下的材料表徵：第一個主要的挑戰就是取得鋁合金在高應變率下之行為的準確且可靠的資料。在該等速度下，材料的行為不同於較慢的準靜態條件下的行為。測量該領域的精確數據需要專門的設備及專業知識，以便充分記錄快速且通常很龐大的荷重負載。
在相同條件下進行材料資料表確認：另一個關鍵任務是透過能夠模擬準靜態及高動態條件的元件測試來確認開發出的材料資料表。此等確認必須確保材料資料表在不同的荷重條件下能夠一致且可靠地運作。
挑戰：建立可以準確複製這些不同條件的測試環境，以便能有效地測試及發佈可供實際使用的材料資料表。

ZwickRoell 解決方案

透過 ZwickRoell Z100 和 HTM 5020 解決了複雜的測試要求

為因應此等挑戰，該公司採用了兩台專門的試驗機：Allroundline Z100 以及 HTM 5020 高速試驗機。這些試驗機在解決複雜的測試要求方面扮演決定性的角色。

使用 Z100 進行準靜態材料表徵：Z100 主要用於準靜態測試。能夠精準地施加緩慢增加的荷重，使其非常適合用於較低速度及荷重下之材料行為的詳細調查。這些測試至關重要，能夠對鋁合金在日常操作條件下的行為有基本的了解。
使用 HTM 5020 進行高動態材料表徵：將準靜態的材料資料擴大至高動態範圍，在 HTM 5020 上進行進一步的拉伸測試。此試驗機讓 FLB GmbH 能夠測試材料在極快且高荷重下的行為，例如在車輛碰撞時出現的行為。 HTM 5020 為材料開發提供了所需的重要數據，以便預測材料在關鍵及安全攸關情況下的行為。
準靜態確認及侵入測試：此解決方案的一個創新面向就是另外使用 Z100 進行防撞保護系統的侵入測試。這與在落錘上進行的高度動態測試的方式相同。落錘為一單獨的測試配置，用於測試純電動車的防撞系統，因此「侵入」係指異物或衝擊器刺入車輛的電池組。該場景透過 Z100 進行靜態再現和測試，並在落塔上進行動態再現和測試。這讓 FLB GmbH 能夠在完全相同的條件下，確認兩種測試的材料資料表。藉由在 Z100 及落錘中使用相同的測試配置，產生一致且可比的資料，大幅提升材料表徵的可靠度與準確度。

測試結果

透過精準的測試實現更輕的防撞保護系統

FLB GmbH 決定使用 Z100 及 HTM 5020 等高度專業化的測試系統，不論是在科學資料品質或是產品開發速度方面，都取得了優異的成果。這些裝置的搭配使用實現從準靜態到動態各種荷重速度組合的精準材料表徵，並有效地描述材料在元件層級上的行為。

所產出的數據資料庫不僅讓 FLB GmbH 大幅提升材料表徵的準確度，也加快了創新產品的開發速度。這些改善之測試及開發流程的一個明顯成果就是展開了防撞系統的預開發專案，比現有的系列產品輕 20%。這代表著輕量化結構領域及提高效率方面的重大進展，而這些都可直接歸功於測試程序的改善。
FLB GmbH 的客戶對於這樣的進展感到非常滿意。改善的材料表徵及產品開發使其能導入更先進且更輕的元件，進而提高車輛安全性與性能，同時有助於降低整體重量。