Ensayos de materiales para mejorar la eficiencia del combustible en los automóviles

La Coalición para Materiales de Alumbrado Automotriz (CALM), un subgrupo establecido en 2010 por el Centro de Investigación Automotriz (CAR) con sede en Ann Arbor, Michigan, se centra en apoyar un método de materiales mixtos para lograr la reducción masiva.

Con el fin de facilitar una discusión entre los proveedores de materiales y los fabricantes de automóviles, CAR ha identificado muchos temas de investigación diferentes, incluidas las consideraciones de coste / beneficio y las limitaciones en la implementación de la tecnología para los objetivos masivos de vehículos.

Hasta ahora, las discusiones de mesa redonda con Honda, General Motors, Ford y Chrysler han dado a conocer aspectos clave de las estrategias de reducción de peso del fabricante y los desafíos que enfrenta cada empresa para cerrar los nuevos objetivos de eficiencia de combustible de la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras (NHTSA). Si bien estos esfuerzos representan iniciativas para reducir los costos de producción de componentes de fibra de carbono y establecer asociaciones entre fabricantes y proveedores, otras empresas mantienen programas independientes.

Porsche AG, una compañía del Grupo Volkswagen, ya presentó nuevos materiales y tecnologías de transmisión innovadoras en su línea de sedanes Panamera. En los últimos años, se han ofrecido modelos Panamera con transmisiones híbridas paralelas que incorporan una batería de hidruro de níquel. La introducción del estudio de concepto Panamera Sport Turismo dio a conocer la versión de Porsche de una transmisión híbrida enchufable, llamada e-hybrid, que cuenta con una batería de ion de litio muy mejorada, de acuerdo con Pat Devereux de Top Gear y con un consumo de combustible declarado de más de 80 mpg.

Aunque se pueden lograr propuestas de valor atractivas a través de sistemas de transmisión innovadores, también presentan una variedad de desafíos de diseño que afectan los procesos de selección de materiales. La reducción de peso juega un papel decisivo en los programas de eficiencia de combustible porque es posible equipar vehículos más ligeros con motores más pequeños y eficientes. Las iniciativas destinadas a acoplar tecnologías de transmisión y materiales innovadores de carrocería en blanco son cruciales para todos los OEM clave. Tal esfuerzo necesita análisis en profundidad en materiales novedosos que equilibren los requisitos previos de resistencia y longevidad con el acabado y los requisitos estéticos. Por lo tanto, en este ámbito, la caracterización de materiales es una parte integral para facilitar el trabajo de los equipos de diseño.

Tanto los fabricantes como los proveedores dependen de las soluciones de ensayos de materiales ofrecidas por ZwickRoell, como la máuqina Allround-Line, para evaluar la viabilidad de las nuevas aleaciones de aluminio durante el ciclo de diseño y evaluar su calidad en la producción. Los OEM a menudo colaboran con proveedores clave para determinar materiales prototipo que pasan por una cadena de pruebas que involucran análisis térmicos y mecánicos.

Los sistemas Allround-Line tienen dos áreas de ensayo, gracias a la flexibilidad de montaje de sus dispositivos de ensayo, no es necesario cambiar de útiles. Los resultados del ensayo siguen manteniendo la reproducibilidad, de modo que no es necesaria la adquisición de una segunda máquina de ensayos. Se pueden combinar dos aplicaciones y se requiere una única célula de carga para todo el equipo de ensayos.

Para las pruebas no ambientales, los sistemas Allround-Line pueden estar equipados con una cámara de temperatura opcional para realizar análisis en el rango de temperatura de -80 ° C a 250 °C. El extensómetro láser laserXtens de ZwickRoell se puede usar en combinación con la cámara de temperatura para el análisis de deformación compleja a temperatura. El laserXtens no requiere contacto directo con la muestra, por lo tanto, admite ensayos de compresión y tensión en metales y plásticos.

La muestra del ensayo se ilumina con luz láser para crear un patrón de moteado, que luego se analiza mediante el extensómetro láser laserXtens para detectar los cambios causados por la deformación. Los datos resultantes se convierten a valores de deformación. El extensómetro láser laserXtens cumple o supera la Clase B2 de ASTM E83 (Clase 1 de ISO 9513). Esto lo convierte en una solución óptima para medir con precisión la tensión en condiciones no ambientales.