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Pièces en plastique plus légères se développantes pour les moteurs à combustion interne

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Les efforts de produire des véhicules plus légers incluent nécessairement des pièces de moteur, telles que l'enveloppe de cylindre, qui pourrait jeter jusqu'à 20 pour cent de son poids si elle étaient faites de plastique de tissu-renforcé plutôt que l'aluminium ? sans coûts supplémentaires. De telles pièces injection-moulées sont même appropriées à la production en série

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Il ? s évident en soi qui les voitures doivent devenir plus légères afin de réduire la consommation de carburant. Pour la plupart des concepteurs de voiture ceci signifie principalement des parties du corps, est-ce que mais le système de powertrain, qui inclut le moteur, explique également une grande proportion du véhicule ? poids de s. Jusqu'ici, les constructeurs automobiles ont compté sur l'aluminium pour réduire le poids d'éléments de moteur tels que le bloc-cylindres.

À l'avenir, les fabricants de voiture pourront réaliser davantage d'épargne de poids en concevant les blocs-cylindres dans lesquels certaines pièces sont faites de plastiques de tissu-renforcé. Un moteur expérimental développé par le groupe de projet de Fraunhofer pour les nouveaux systèmes d'entraînement (NAS), qui fait partie de l'institut de Fraunhofer pour les TCI chimiques de technologie, en collaboration avec SBHPP, l'unité d'entreprise à rendement élevé de plastiques de Cie. Ltd de bakélite de Sumitomo, le Japon, démontre ce principe.

? Nous avions l'habitude une matière composite de tissu-renforcé pour construire une enveloppe de cylindre pour un moteur monocylindre de recherches ? rapporte Dr. Système de roquette d'artillerie légère-Fredrik Berg, qui est le chef de projet et le directeur de la conception légère de Powertrain de domaine de recherche au groupe de projet de Fraunhofer pour de nouveaux systèmes d'entraînement. ? L'enveloppe de cylindre pèse environ 20 pour cent moins que le composant en aluminium équivalent, et coûte la même chose. ?

Elle semble une solution évidente, mais y arriver de nombreux défis techniques impliqués, parce que les matières employées doivent pouvoir résister aux températures, à la pression et aux vibrations extrêmes sans dommages de souffrance. Que les plastiques ont possédé ces qualités a été reconnu en arrière dans les années 80, mais à ce moment-là était-il seulement possible de produire ceci dactylographie-t-il des parties en petit volume et en investissant beaucoup d'effort sous forme de travail manuel ? un no-go pour l'industrie automotrice, dans laquelle des blocs-cylindres sont produits en série dans les millions d'unités.

Ainsi que les chercheurs ont-ils fait pour assurer que leur moteur serait suffisamment robuste ? ? D'abord nous avons regardé la conception de moteur et avons identifié les secteurs sujet aux charges haut thermiques et mécaniques. Ici nous employons des insertions en métal pour renforcer leur résistance à l'usure ? explique l'iceberg. Un exemple est le revêtement de cylindre, dont à l'intérieur le piston se déplace à travers des millions de périodes pendant la vie du véhicule. Les chercheurs ont également modifié la géométrie de ces pièces pour s'assurer que le plastique est exposé à en tant que peu de chaleur comme possible.

résine phénolique Verre-fibre-renforcée

Les caractéristiques de la matière plastique jouent également un rôle important. Il doit être suffisamment dur et rigide, et résistant au pétrole, à l'essence et au glycol dans l'eau de refroidissement. Il doit également démontrer la bonne adhérence aux insertions en métal et ne pas avoir un coefficient plus élevé de dilatation thermique que le métal ? autrement les insertions séparé du substrat.

Iceberg ? l'équipe de s emploie un composé phénolique verre-fibre-renforcé développé par SBHPP, qui remplit toutes ces conditions et comporte des fibres de 55 pour cent et 45 pour cent de résine. Un léger-poids mais une alternative plus chère est d'employer un composé carbone-fibre-renforcé ? le choix dépend de si le constructeur automobile souhaite optimiser le moteur en termes de coûts ou en termes de poids.

Les chercheurs produisent ces composants à partir des plastiques thermoset granulés utilisant un processus de moulage par injection. La matière composite fondue, en laquelle les fibres de verre sont déjà mélangés à de la résine, durcit dans le moule dans lequel elle a été injectée. Les scientifiques ont analysé le processus utilisant des simulations sur ordinateur pour déterminer la meilleure méthode d'injecter le matériel afin d'optimiser l'exécution du produit fini. Le processus est compatible avec des scénarios de production en série et le coût de fabrication est sensiblement inférieur à ceux pour les pièces de moteur en aluminium, pas mineurs parce qu'il élimine de nombreuses opérations de finissage.

Un prototype de ce moteur sera présenté à cette année ? s Hanovre Messe, qui a lieu les 13-17 avril (objet exposé en Hall 2, cabine C16). Des essais du nouveau moteur ont été accomplis avec succès. ? Nous avons montré qu'il est capable de la même exécution que les moteurs par convention construits ? dit l'iceberg.

D'ailleurs, il promet d'offrir d'autres avantages tels que le bruit courant inférieur par comparaison avec des moteurs se fondant exclusivement sur des pièces en métal. Les données initiales indiquent également que la quantité de la chaleur rayonnée à l'environnement est inférieure à cela produite par les moteurs aluminium-basés. Les scientifiques ont l'intention de prendre leur recherche plus loin en développant un moteur plastique-basé polycylindrique, y compris les roulements de vilebrequin.