保時捷Taycan電動跑車的全塑料制動踏板
【塑料機械網 塑料時訊】在電動跑車中，每克的重量都很重要。這就是為什么這一領域的第一款量產車保時捷Taycan使用全塑料制動踏板的原因。該安全關鍵部件由BOGE Elastmetall GmbH開發，BOGE Elastmetall是汽車行業振動技術和塑料應用的供應商，與朗盛高性能材料(HPM)業務部門密切合作。它的高機械強度和非常低的重量歸功于熱塑性復合材料的設計。其結構包括由Tepex dynalite制成的嵌件、由朗盛制成的連續纖維增強熱塑性復合材料和若干膠帶。
“這種復合結構使制動踏板比同類鋼制設計輕50%。由于采用特制的Tepex嵌件纖維層結構和附加的局部膠帶加固，結構組件滿足了苛刻的荷載要求。自動化技術使幾何結構復雜的安全關鍵部件能夠被高效并大規模地生產，”HPM的Tepex汽車集團的輕量化設計專家Klaus Vonberg博士解釋說。
Tepex dynalite采用熱塑性材料，通常由連續玻璃纖維織物層加固。電動跑車制動踏板采用PA 6為基體復合結構，內部含有單向纖維層以及兩層覆蓋層上纖維排列成45°角的織物層。內層使部件具有優異的拉伸和彎曲強度。
膠帶是一種薄塑料帶，具有單向定向、高強度的連續纖維，嵌入在熱塑性基體中。制動踏板上使用多條玻璃纖維的膠帶來加固部件底部。由于膠帶和Tepex嵌件由相互兼容的塑料組成，因此可以使用激光將膠帶簡單地焊接到Tepex嵌件上。這就產生了具有纖維層的定制層合板，纖維層精確地遵循載荷路徑，并適應特定于載荷的部件要求。嵌件的覆蓋層及其45°纖維層，與頂部的膠帶相結合，從而確保踏板的高抗扭強度。
“這種特制的纖維層結構以及嵌件和膠帶的組合使得進一步減輕制動踏板的重量成為可能，同時還能實現這種安全關鍵部件所需的極高的機械特性，”來自BOGE Elastmetall創新中心的Daniel Häffelin博士說。目前在準備量產的前提下有四種不同的剎車踏板設計的全塑料版本。對于所有組件版本，負載路徑都進行了優化，以適應不同的扭轉方向。
制動踏板是在一個自動化的過程中制造的，使用混合成型技術，周期短，適合大規模生產。該方法在隨后的注射成型過程中集成了Tepex嵌件和膠帶的覆蓋。生產的第一個階段包括使用光學測量系統精確地校準膠帶，然后將它們放置在Tepex嵌件上，以便將它們焊接起來。該組件經過熱成型，然后用PA 66注塑成型。
電動汽車領域正在為具有定制纖維取向的熱塑性復合材料結構開辟新的機遇。據Vonberg介紹：“Tepex嵌件的應用實例包括前端系統和保險杠、電氣和電子模塊支架、行李箱和備胎艙、電池外殼和蓋、車輛‘溫室’部分的結構部件以及車身底部保護電池的結構裝飾件。”
相對于金屬結構，Tepex和膠帶復合設計的低碳足跡也是一個有利因素。熱塑性復合材料不僅比這種金屬結構輕得多，而且使用的混合成型方法意味著，它們還能夠以一種節省重量、能源和成本的方式集成諸如導軌、支架和緊固件等功能。有了這種類型的組件，就不需要耗時的進一步加工，如去毛刺或后工序攻絲等。
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