Los compuestos termoplásticos reforzados con fibra continua permiten la hoja de la rueda para SUV totalmente eléctricos

Acabado liso. NIO seleccionó el Maezio de Covestro para su hoja de rueda basada en la estética y aerodinámica de fibra de carbono unidireccional. Fuente | Covestro

Los insertos de cuchillas en forma de radios para ruedas de automóviles, también conocidos como cuchillas, se han convertido en una herramienta popular para los ingenieros de diseño que buscan mejorar la estética y la aerodinámica de la rueda. Si bien la fibra de carbono es una opción de material popular para estas piezas no estructurales, muchos diseñadores buscan exhibir el material de diferentes maneras además del aspecto tejido tradicional que se usa típicamente para componentes exteriores y áreas de acento. Covestro (Leverkusen, Alemania; Shanghái, China) anunció recientemente que sus compuestos termoplásticos continuos reforzados con fibra (CFRTP) Maezio se están utilizando en la producción de un disco compuesto utilizado en las ruedas de aluminio de los SUV totalmente eléctricos ES6 y ES8 fabricados por NIO (Shanghái, China). El material ofrece a los fabricantes de equipos originales y diseñadores una nueva alternativa al aspecto tradicional tejido de la fibra de carbono, ofreciendo una apariencia única con fibra óptica de carbono unidireccional y una variedad de opciones de acabado.

“Los diseñadores están buscando nuevos estilos para diferenciar sus aplicaciones”, dice Florian Dorin, especialista en compuestos automotrices de Covestro.

“Los compuestos de Maezio son un material único porque redefinen la forma en que la belleza se asocia con la fibra de carbono”, agrega Yanbing Wang, diseñador senior de CMF de NIO. "Han establecido una nueva dirección estética con las hebras unidireccionales de fibras que se sienten dinámicas y llenas de energía".

Presentado en octubre de 2018, Maezio incluye cintas y láminas reforzadas unidireccionales (UD) hechas de fibras de carbono impregnadas en una matriz de policarbonato (PC). Las cintas Maezio UD se pueden laminar en diferentes ángulos para formar láminas ajustadas para cumplir con una variedad de criterios mecánicos y de rendimiento. Las láminas resultantes son fuertes, rígidas, livianas y tienen un acabado superficial natural unidireccional.

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Para la hoja de rueda de NIO, las láminas de Maezio se colocan a partir de capas de cinta UD hasta el grosor requerido. Los salientes de los tornillos se sobremoldean y luego se sueldan a la pieza. El sistema de matriz termoplástica de Maezio permite unirlo fácilmente a otros componentes funcionales durante el procesamiento. En este caso particular, las inserciones de las hojas de las ruedas se unen a los radios a través de resaltes de policarbonato sobremoldeados. El uso de la misma resina asegura la adherencia entre el saliente del tornillo y la hoja de la rueda.

NIO seleccionó a Maezio para su hoja de rueda basándose principalmente en las propiedades estéticas y aerodinámicas del material:las hojas son una parte no estructural diseñada para reducir la resistencia al viento alrededor de las ruedas para mejorar la eficiencia del combustible. Sin embargo, Dorin también enfatiza que había varios factores de desempeño que debían tenerse en cuenta. Las palas de las ruedas están sujetas a fuerzas de giro y altas cargas térmicas creadas por el frenado. Según Dorin, el policarbonato Makrolon de Covestro, que proporciona la matriz para Maezio, proporciona buenas propiedades de adhesión sencillas y es compatible con una amplia gama de recubrimientos y procesos de decoración para diseñar superficies únicas sin dejar de cumplir con los requisitos de rendimiento.

Covestro no pudo nombrar a su proveedor de recubrimientos, pero se desarrolló un sistema de recubrimiento para las hojas de las ruedas que no solo conserva la belleza de las fibras unidireccionales sino que también brinda la protección requerida. El sistema de revestimiento cumple con rigurosos requisitos de seguridad y rendimiento, incluida la resistencia al impacto, a los productos químicos y a la intemperie. Además, el policarbonato también muestra cualidades de alta estabilidad térmica, por lo que el inserto de la hoja de la rueda puede resistir temperaturas inducidas por el frenado de hasta 150 ° C. La pieza en sí se sometió a pruebas mecánicas y se sometió a pruebas de rodadura, flexión, durabilidad y frenado. También se sometió a chorro de agua a alta presión, impacto de grava, pruebas de envejecimiento por calor a largo plazo, temperatura y exposición a productos químicos como gasolina, diésel y líquido de frenos. El material pasó todos los requisitos.

Acabado mate. La matriz de policarbonato de Maezio es compatible con una amplia gama de recubrimientos, lo que permite un sistema de recubrimiento mate para la hoja de rueda de fibra de carbono unidireccional de NIO que muestra las fibras pero cumple con los requisitos de rendimiento. Fuente | Covestro

Basado en el éxito de la hoja de rueda de NIO, Covestro ve una posible oportunidad para su uso en otras ruedas del mercado de accesorios, y la aplicación le dio a la empresa la oportunidad de validar el rendimiento general del material para otras aplicaciones exteriores como spoilers. Dorin también señaló el potencial del material para su uso en aplicaciones de interior de automóviles.

“Particularmente en el interior, todos luchan por cada milímetro de espacio constructivo”, dice Dorin. “El uso significativo de compuestos para hacer las piezas más delgadas al tiempo que conserva la rigidez y las propiedades estructurales y permite superficies estéticas es lo que vemos como un gran beneficio de nuestro material”.

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Además de su estética y durabilidad, Maezio es un potencial material habilitador para la producción de alto volumen. El material se puede termoformar con altos índices de rendimiento y ciclos más cortos para producir millones de piezas por año. Según Dorin, los tiempos de ciclo del material son quizás un poco más largos de lo que se ve normalmente en el moldeo por inyección, pero mucho más rápidos que el procesamiento de materiales a base de epoxi. A pesar de los numerosos desafíos técnicos que Covestro y sus socios tuvieron que superar, la hoja de rueda NIO se desarrolló desde cero en solo 18 meses y la producción en masa comenzó en el tercer trimestre de 2019.