Komplexebb anyagfáradási modellezést követelnek meg az e-autók

Az idén februárban elstartolt európai projekt célja, hogy elősegítse az elektromos autók alacsony tömegű karosszéria-komponenseinek gyártását nagy szilárdságú acélok, ötvözetek és hibrid anyagok, illetőleg olyan számítógépes modellezés fejlesztésével, amivel magas pontossággal jelezhető előre az anyagfáradás mértéke.

Lucia Barbu projektkoordinátor az Automotive Manufacturing Solutions szakportálnak elmondta, hogy bár napjainkban is használnak modellezést az anyagfáradás becslésére, az általuk kutatott módszer eltér az autóiparban ma alkalmazott módszertől. Barbu szerint a jelenlegi modellezés kiforrott, a gond vele azonban, hogy konvencionális hajtású járművekhez fejlesztették. Az elektromos modellek eltérő struktúrája és anyaghasználata azonban komplexebbé teszi az előrejelzést. „Kezdünk olyan hibákkal találkozni, amiket meglehetősen nehéz előrejelezni” – fogalmazott.

Barbu kifejtette, hogy egy olyan eljáráson dolgoznak, amivel követhetővé válik az anyagfáradás folyamata. A mai modellezési eljárás során egy adott terhelést annyi ciklusban ismételnek meg, amíg valamilyen hiba, például egy kisebb repedés nem jelentkezik. „Azonban a kisméretű repedés nem feltétlenül vezet tönkremenetelhez.” Barbu szerint ez azért van így, mert a repedés egy kevésbé fontos területen is létrejöhet, és az első repedés megjelenése után valójában még 100-200 ezer ciklust is kibírhat az alkatrész. Éppen ezért olyan módszerre van szükség, amivel követhető a különböző anyagok repedéseinek terjedése, továbbá a különböző alkatrészek és azok részeinek találkozásánál kialakuló feszültségek.

Az sem mindegy hogyan készülnek az alkatrészek!

A Fatigue4light a különböző gyártási eljárások hatásait is be akarja építeni modelljébe. Ennek a fontosságát jól mutatja a stancolással, azaz lyukasztással megmunkált alkatrészek példája: ezeken a lyukak peremének tökéletlenségeinél koncentrálódnak a feszültségek, idővel repedéshez vezetve, vagyis a modellbe a peremhibákat is célszerű beépíteni.

Barbu elárulta továbbá, hogy ezeken felül a modell futtatásában is változtatásokat kell eszközölni azért, hogy csökkentsék annak időigényét. Például, ha 100 ezer ciklust akarnak szimulálni, és a 76 ezredik ciklusban keletkezik repedés, akkor ideális lenne, ha a szimulációnak egyből a végére ugorhatnának, azután pedig az azt megelőző 24 ezer ciklust, közben a repedések fejlődését kisebb léptetésekkel vizsgálhatnák meg. Ezzel a módszerrel a mérnökök időt takaríthatnának meg – lehetővé téve számukra a különböző anyagkombinációk gyorsabb tesztelését és a fejlesztés felgyorsítását –, miközben a repedésnövekedés ütemét is felmérhetnék.

„Ez az a modellezési filozófia, amit a projekt során fejlesztünk, és az autógyártók nagy érdeklődést mutatnak iránta” – fogalmazott Barbu.

Széleskörű együttműködés

A projektben számos autógyártó és magasabb szintű beszállító is részt vesz, köztük van a Stellantis, valamint az autóipari acél alkatrészeket tervező ArcelorMittal is. Ezek a vállalatok fontos adatokkal járulnak hozzá a modellező program fejlesztéséhez. Utóbbi vállalat például a különböző acélötvözetek forrasztásának hatásairól gyűjt információkat a projekt számára

A Fatigue4light későbbi szakaszában modellezni fogják az anyagfáradást és a terhelést azokon a pontokon, ahol különböző anyagok illeszkednek egymáshoz, először azonban a cél az egyféle, gyakran használt anyagokból, mint például acélból vagy alumíniumból készült alkatrészek megfelelő szimulációja.