Les composites thermoplastiques renforcés de fibres continues permettent d'utiliser des pales de roue pour SUV tout électrique

Finition lisse. NIO a sélectionné le Maezio de Covestro pour sa roue basée sur l'esthétique et l'aérodynamisme de la fibre de carbone unidirectionnelle. Origine | Covestro

Les inserts de lame en forme de rayons pour les roues automobiles, également connus sous le nom de roues, sont devenus un outil populaire pour les ingénieurs de conception qui cherchent à améliorer l'esthétique et l'aérodynamisme de la roue. Alors que la fibre de carbone est un choix de matériau populaire pour ces pièces non structurelles, de nombreux concepteurs cherchent à présenter le matériau de différentes manières en plus de l'aspect tissé traditionnel qui est généralement utilisé pour les composants extérieurs et les zones d'accent. Covestro (Leverkusen, Allemagne; Shanghai, Chine) a récemment annoncé que ses composites thermoplastiques renforcés de fibres continues (CFRTP) Maezio sont utilisés dans la production d'une lame de roue composite utilisée sur les roues en aluminium des SUV tout électriques ES6 et ES8 fabriqués par NIO (Shanghai, Chine). Le matériau offre aux équipementiers et aux concepteurs une nouvelle alternative à l'aspect tissé traditionnel de la fibre de carbone, offrant une apparence unique avec des fibres optiques unidirectionnelles en fibre de carbone et une variété d'options de finition.

« Les concepteurs recherchent de nouveaux styles pour différencier leurs applications », déclare Florian Dorin, spécialiste des composites automobiles de Covestro.

« Les composites Maezio sont un matériau tout à fait unique car ils redéfinissent en quelque sorte la façon dont la beauté est associée à la fibre de carbone », ajoute Yanbing Wang, concepteur principal CMF de NIO. "Ils ont défini une nouvelle direction esthétique avec les brins de fibres unidirectionnels qui se sentent dynamiques et pleins d'énergie."

Lancé en octobre 2018, Maezio comprend des rubans et des feuilles renforcés unidirectionnels (UD) fabriqués à partir de fibres de carbone imprégnées dans une matrice en polycarbonate (PC). Les rubans Maezio UD peuvent être laminés sous différents angles pour former des feuilles réglées pour répondre à une variété de critères de performance et mécaniques. Les feuilles résultantes sont solides, rigides, légères et ont une finition de surface naturelle et unidirectionnelle.

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Pour le wheelblade de NIO, les feuilles Maezio sont disposées à partir de plis de ruban UD à l'épaisseur requise. Les bossages de vis sont surmoulés puis soudés sur la pièce. Le système de matrice thermoplastique de Maezio lui permet d'être facilement joint à d'autres composants fonctionnels pendant le traitement. Dans ce cas particulier, les inserts de roue sont liés aux rayons par des bossages de vis en polycarbonate surmoulé. L'utilisation de la même résine assure l'adhérence entre le bossage de vis et la lame de roue.

NIO a sélectionné Maezio pour sa pale de roue principalement en fonction des propriétés esthétiques et aérodynamiques du matériau - les pales sont une pièce non structurelle conçue pour réduire la résistance au vent autour des roues afin d'améliorer l'efficacité énergétique. Cependant, Dorin souligne également qu'il y avait plusieurs facteurs de performance qui devaient être pris en considération. Les roues sont soumises à des forces de rotation et à des charges thermiques élevées créées par le freinage. Selon Dorin, le polycarbonate Makrolon de Covestro, qui fournit la matrice de Maezio, offre de bonnes propriétés d'adhérence simples et est compatible avec une large gamme de revêtements et de procédés de décoration pour concevoir des surfaces uniques tout en répondant aux exigences de performance.

Covestro n'a pas été en mesure de nommer son fournisseur de revêtement, mais un système de revêtement a été développé pour les lames de roue qui non seulement conserve la beauté des fibres unidirectionnelles, mais fournit également la protection requise. Le système de revêtement répond à des exigences rigoureuses en matière de sécurité et de performance, y compris la résistance aux chocs, aux produits chimiques et aux intempéries. De plus, le polycarbonate affiche également des qualités de stabilité thermique élevées, de sorte que l'insert de lame de roue peut résister à des températures induites par le freinage allant jusqu'à 150 °C. La pièce elle-même a subi des tests mécaniques et a été soumise à des tests de roulage, de flexion, de durabilité et de freinage. Il a également été soumis à un jet d'eau à haute pression, à un impact de gravier, à des tests de vieillissement thermique à long terme, à la température et à l'exposition à des produits chimiques tels que l'essence, le diesel et le liquide de frein. Le matériel a satisfait à toutes les exigences.

Finition mate. La matrice en polycarbonate de Maezio est compatible avec une large gamme de revêtements, permettant un système de revêtement mat pour la lame de roue en fibre de carbone unidirectionnelle de NIO qui met en valeur les fibres tout en répondant aux exigences de performance. Origine | Covestro

Sur la base du succès de la lame de roue de NIO, Covestro voit une opportunité possible d'utilisation dans d'autres roues de rechange, et l'application a donné à l'entreprise l'opportunité de valider les performances globales du matériau pour d'autres applications extérieures telles que les becquets. Dorin a également noté le potentiel d'utilisation du matériau dans les applications intérieures d'automobiles.

« Surtout à l'intérieur, tout le monde se bat pour chaque millimètre d'espace constructif, précise Dorin. « L'utilisation importante de composites pour rendre les pièces plus minces tout en conservant la rigidité et les propriétés structurelles et en permettant des surfaces esthétiques est ce que nous considérons comme un grand avantage de notre matériau. »

En savoir plus sur l'utilisation potentielle de Maezio dans les intérieurs de véhicules :

Covestro utilise les composites thermoplastiques Maezio pour les prototypes des futurs intérieurs de mobilité

En plus de son esthétique et de sa durabilité, Maezio est un catalyseur potentiel de matériau pour la production à haut volume. Le matériau peut être thermoformé à des taux de rendement élevés et des temps de cycle plus courts pour produire des millions de pièces par an. Selon Dorin, les temps de cycle pour le matériau sont peut-être légèrement plus longs que ceux généralement observés dans le moulage par injection, mais beaucoup plus rapides que le traitement des matériaux à base d'époxyde. Malgré de nombreux défis techniques que Covestro et ses partenaires ont dû surmonter, la lame de roue NIO a été développée à partir de zéro en seulement 18 mois, et la production en série a commencé au troisième trimestre de 2019.