自動車産業は、電気化の二重圧力と厳格な効率基準によって引き起こされる根本的な変革に直面しています。この新しい景観では、軽量化は限界的な利益からコアエンジニアリング原理に進化し、車両の範囲、パフォーマンス、および持続可能性に直接影響を与えています。 自動車工学における20年以上の経験を持つプログラムマネージャーであるヴェンカタ・N・チャンドラ・セカル・レパカ(Venkata N Chandra Sekhar Repaka)は、この進化を第一手で導き出し、インテリアトリム、閉鎖、固定システムに特化し、彼の仕事は、質や製造能力を犠牲にせずに攻撃的な重量目標を達成するための高度な材料を統合することです。 素材革新の起源 高度な材料を採用する動きは、小さな部品の変更さえも大きな成果を生み出すことができるという認識から始まります。多くのエンジニアにとって、この理解はコスト削減とパフォーマンス向上のイニシアチブとの直接的な経験を通して培われます。 「高度な材料と軽量化に対する私の関心は、ファイナーやインテリアコンポーネントで働き始めて、素材の小さな変更でさえもパフォーマンスを大幅に向上させ、コストを削減できるようになった」と彼は述べています。 これらの原則の実践的適用は、真の価値が明らかになる場所です。 「私たちは、ナイロン30%GFのような高性能ポリマーでシート金属部品を置き換えたプログラムに取り組んで、正しい材料の選択がツール加工を簡素化し、製造能力を向上させ、重量を削減し、構造要件を満たす方法を強化しました」と Repaka は説明します。 このアプローチは、業界の分析に沿って、a この経験は、材料選択が生産生態系全体に直接影響を与える重要な産業トレンドを強調し、特に分析が複合体がどのように大幅に低下することができるかを示している。 従来の鋼鉄と比べると 大量削減戦略の概要 設備とツールのコスト デザインの規律の影響 新しいポリマーとコンポジットを成功に統合するには、単なる材料知識以上のものが必要であり、製造プロセスと次元制御の深い理解が必要です。 「私のツールデザイン、GD&T、およびDFM/DFAの背景は、新しいポリマー、コンポジット、および固定システムを評価する方法に大きな影響を与えています」と彼は述べています。 このような予測は、コストがかかる、遅い段階の変更を防ぐために重要であり、これらの変数を先進的なソフトウェアでシミュレートする能力は、すべてをモデリングすることができます。 最後の部分は、必需品となりました。 Fiber Orientation の初期設定 この統合された規律は最終的に最終製品の品質とコスト効率性を形作ります。 「私は材料や固定装置が機能するかどうかだけでなく、コスト効率的で繰り返し可能で高品質な生産プロセスをサポートしているかどうかを評価します - これは私の自動車インテリアや固定装置エンジニアリングのキャリアを通じて不可欠です」 Repaka は付け加えます。 この哲学は、CAEソフトウェアの予測および緩和のための増大した使用と一致しています。 詳細な周波数応答分析を通じてコックピットで組み立てられる。 「buzz, squeak, and rattle(BSR)」 重量、パフォーマンス、生産のバランスをとる 軽量化の主な目的は、質量を減らすことであるが、この目標は他の重要な属性を損なうことなく達成されなければならない。最も効果的な軽量材料は、パフォーマンス、製造可能性、次元安定性のバランスのとれたプロフィールを提供するものである。 「私は、製造能力、サイズの強度、または長期的なパフォーマンスを損なうことなく、重量削減を達成する材料を優先する」と Repaka 氏は述べています。この生産性に焦点を当てることは、提案されたソリューションが理論的に軽量であるだけでなく、規模で実施することも可能であることを保証します。 この戦略の具体的な例は、大規模なプログラムから来ています。 「トヨタのプログラムでは、私はナイロン30%のガラス繊維材料にシート金属部品を置き換え、重量とコストの大幅な削減を達成し、生産への変更を成功させました」とレパカは語ります。 このようなプロジェクトは、材料などの深い研究によって支えられています。 機械的特性が正確に予測可能で、経済的実現性はその理解に依存する。 . Long Fiber Thermoplastic Composites(長繊維熱プラスチックコンポジット) 自動車コンポジットのコスト構造 システムレベルのコスト分析 高度な材料の財政的影響を評価するには、キロ当たりの価格を超えてみる必要がある。システムレベルのコスト分析では、ツールの複雑さ、組み立て効率、部品の統合の機会を含む全体的なライフサイクルの影響を考慮します。 「システムレベルのアプローチでコストとパフォーマンスをバランスをとる」と Repaka は述べています。「私は、部品の統合、ツールの影響、組み立ての簡素化、長期的な耐久性または保証の節約などの材料価格だけでなく、システム全体のコストを評価します」この方法論は、次世代材料の採用を定量化することによって正当化するのに役立ちます。 . 組み立てと開発の両方のコストの削減 この戦略的評価は、材料の選択がパフォーマンス要件と財政目標の両方に一致することを保証します。 「最終的には、パフォーマンス目標を達成し、OEMコスト目標をサポートする材料を探しています」彼は付け加えています。 重量削減に関連する燃料効率の向上などの要因を考慮しなければならない。 ライフサイクルコスト分析 ライトウェイティングにおけるクロス機能協力 高度な材料の統合はシロイドの活動ではなく、初期設計から最終組み立てまで、車両開発のほぼすべての側面に影響を与えるため、軽量化の成功は、強力なクロス機能協力に依存します。 「これらのソリューションは、設計、材料、ツール、製造、品質、サプライヤーエンジニアリングを同時に触れています」と Repaka は強調します。 協力を強化する。 シミュレーション精度の向上 効率的なコラボレーションフレームワークにより、チームはシステム全体を最適化するための明確な決定を下すことができます。「私のVAVEとDREの背景は、これらのグループが早期にコミュニケーションをとると、遅い再作業を回避し、固定方法を最適化し、材料選択に関する明確な決定を下すことができると教えています」この統合されたワークフローは、しばしば3D注入成形分析のデータを構造分析のための2Dシェルメッシュにマッピングすることを可能にするプラットフォームによって促進されます。 . 開発プロセスのさまざまな段階を結びつける 共通の実施課題の導航 従来の金属から高度なコンポジットやポリマーへの移行は、自動車チームが積極的に対処しなければならない異なる課題を示しています。これらの障害は、通常、パフォーマンスの検証、製造可能性の確保、複雑なプログラムの統合の調整の3つの相互接続されたカテゴリーに分類されます。 「私の経験では、伝統的な金属から高度な複合金属やポリマーへの移行の際に最も一般的な障害は、パフォーマンス、製造可能性、プログラム統合の3つの主要な分野に分けられます」 Repaka は指摘します。 気温変動が極端である自動車電子に不可欠です。 熱拡張系数(CTE) Repakaによると、「早期CAE検証、DFM/DFAレビュー、ツール評価、およびサプライヤーの緊密な連携を通じて、これらの障害を積極的に取り組むことは、軽量化ソリューションを成功に導入するための鍵となっています。 , は、このプロアクティブな検証プロセスの不可欠なツールです。 compressive creep behavior in composite bolted joints(複合ボルトの関節) EVsのための戦略的軽量化 自動車産業が電気化への移行を加速するにつれて、軽量化の戦略的重要性が強まっている。電気自動車(EV)では、節約された量の1キログラムは、より大きな範囲、効率性の向上、そしてより小さい、よりコスト効率の高いバッテリーパックの可能性に直接転換します。 「車両の電気化が加速するにつれて、軽量化戦略は、節約されたキロごとにEVの範囲、効率性、およびバッテリーサイズに直接影響を与えるため、さらに重要になってきています」とRepaka氏は述べています。 エネルギー収集や熱管理などの他の機能と構造的サポートを統合することができる。 多機能複合材料 この進化は、単純な部品代替ではなく、システムレベルの全体的な最適化を必要とします。 「全体として、私は軽量化が電気自動車における戦略的可能な要素であると見ています - 範囲、安全性、インテリアの品質をバランスをとる - 単なる材料の変更ではなく」 Repaka は結論付けています。 ポリマーと金属をシームレスに結合させることは、これらの次世代のデザインを実現する上で重要な役割を果たすでしょう。 additive manufacturing to produce functionally graded materials (機能的に分類された材料を生産するための添加物製造) 電気時代における軽量材料の成功した統合は、規律的で協力的で前向きなエンジニアリングアプローチに依存するものであり、この材料革新とプロセスの卓越性の組み合わせが、次世代の効率的で高性能な車両を定義します。

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このオーディオは、ストーリーの元の言語で制作されています。

Polymers to Composites: Venkata Repaka's Blueprint for Smarter Lightweighting(ポリマーからコンポジットへ)

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