Как новият ултразвуков самопробиващ процес на занитване разтърсва автомобилното производство на каросерията

присъединяване

Флориан Уолке и изобретението на неговия екип бележат революция в производството на леки автомобилни шасита. Тези иноватори на Bosch са разработили техника, която проправя пътя за напълно нови комбинации от материали за каросерии на автомобили.

Лека конструкция за стимулиране на иновациите

В автомобилното производство всеки килограм е от значение - колкото по-лек е автомобилът, толкова по-нисък е разходът му на гориво. И това е добра новина не само за портфейла на собственика, но и за околната среда и въглеродния отпечатък на производителите, тъй като по-ниският разход на гориво означава по-ниски емисии на въглероден диоксид. Наскоро законодателите на ЕС затегнаха ограниченията на CO₂ за новите леки и търговски превозни средства. Ако тези далеч по-строги изисквания трябва да бъдат изпълнени, крайно време е автомобилите да преминат на диета. Електрическите превозни средства, където по-малкото тегло означава по-голям пробег, също могат да се справят с режим за отслабване. И това е достатъчна причина производителите на автомобилната индустрия да се обърнат към различни и все по-сложни комбинации от материали, за да накарат автомобилите си да свалят още няколко килограма.

„Иновативната технология за свързване е ключът към създаването на нови концепции за материали в каросерията. Ултразвуковото самопробиващо занитване разширява границите на иновациите, проправяйки път за нови класове материали. "

Флориан Уолке, ръководител на проекти в областта на корпоративните изследвания и авангардното инженерство в Bosch

Ултразвукова хитрост на ръката

Флориан Уолке (вляво) и екипът му прекараха много часове в лабораторията, оптимизирайки техния прототип на ултразвуков самопробиващ процес на занитване.

Свързването на материали, подходящи за лека конструкция, е трудна задача. Например магнезият може да се скъса или да се счупи, ако се образува при стайна температура. Как леките материали, толкова чувствителни, колкото това, все още могат да се използват в масовото производство?
Изобретателят на Bosch Флориан Волке излезе с брилянтната идея за използване на звукови вълни. Тези вълни възбуждат главата на нита, така че тя да вибрира, преди да се съедини с два или повече материала. Вместо да упражнява все по-голям натиск, нитът се насочва през материала. В резултат на това ултразвуковият самопробиващ нит вече може да съедини материали, които преди са били трудни за обединяване, като въглерод и стомана или алуминий и магнезий.

Програма от подробни експерименти и симулации за намиране на възможно най-добрата връзка

Оттогава този процес е усъвършенстван до съвършенство: ултразвуковият самопробиващ нит свързва въглерод и стомана, без да уврежда материалите.

Лабораторията на Woelke в кампуса на Bosch в Ренинген, Германия, е чокаблок с кутии с квадратни плочи, всяка с по една нитова точка. Използвайки прототип, той и екипът му проведоха поредица от експерименти, като ръчно обединиха около 20 различни материала. Заедно с резултатите от симулациите, това им помогна да намерят идеалните ултразвукови параметри.
„Постигаме най-добри резултати, когато елементите за нитове се натискат при вибрации от 20 килогерца“, казва Уолке. При тази нечутна за хората честота ударът трепти с амплитуда от 0,1 милиметра.