Envalior, General Motors i Schaeffler AG zostały wyróżnione nagrodą Innovation Award 2025 w kategorii Powertrain przez Automotive Division Society of Plastics Engineers (SPE) za cienkościenną przekładnię siłownika elektronicznej przepustnicy (ETC). Element został zaprojektowany tak, aby zapewniać wysoką odporność na zużycie, trwałość i efektywność, przy jednoczesnym obniżeniu masy, kosztów i wymagań przestrzennych w porównaniu z konwencjonalną konstrukcją przekładni siłownika. Rozwiązanie jest już stosowane w dwóch kompaktowych SUV-ach General Motors roku modelowego 2025, przy czym Envalior pełni rolę dostawcy materiału, a Schaeffler AG dostawcy systemu i przetwórcy materiału.
Nagrodę wręczono 5 listopada 2025 r. podczas 54. edycji Annual Automotive Innovation Awards Competition & Gala, która odbyła się w Laurel Manor w Livonia, Michigan, USA. Zwycięski projekt podkreśla rolę tworzyw konstrukcyjnych w trwającym procesie odchudzania układów napędowych, koncentrując się na optymalizacji geometrii i doborze materiału w celu spełnienia wymagających kryteriów mechanicznych i tribologicznych w zastosowaniach ETC. Zespół wykorzystał wysokowydajny poliamid Stanyl PA46 firmy Envalior w połączeniu z wzmocnieniem włóknem szklanym oraz obróbką cieplną po formowaniu, aby uzyskać ultracienką, a jednocześnie wytrzymałą ściankę przekładni. Według firm pozwoliło to na istotne zmniejszenie grubości ścianki przekładni przy zachowaniu precyzji geometrii uzębienia oraz poprawie sztywności i odporności na zużycie w porównaniu z konwencjonalną ścianką przekładni siłownika o grubości 1,5 mm. Projekt wyróżniała również interdyscyplinarna współpraca ekspertów materiałowych, konstruktorów elementów i inżynierów systemów.
Dobór materiału i konstrukcja przekładni
Przekładnia siłownika jest wytwarzana z poliamidu Stanyl PA46, wysokowydajnego tworzywa firmy Envalior. W tej aplikacji zespół połączył wysokopłynny gatunek Stanyl PA46 zoptymalizowany pod kątem zużycia i tarcia (W&F) z 50% lub 60% udziałem włókna szklanego. Taka konfiguracja materiałowa została wybrana, aby umożliwić konstrukcję cienkościenną przy jednoczesnym zapewnieniu wytrzymałości mechanicznej i stabilności wymiarowej wymaganych w elektronicznym układzie sterowania przepustnicą.
Po procesie wtryskiwania elementy poddawane są obróbce cieplnej po formowaniu. Etap ten służy dalszej stabilizacji materiału i poprawie właściwości mechanicznych przekładni. Zgodnie z informacjami projektowymi, połączenie wysokopłynnego PA46, wysokiego poziomu wzmocnienia włóknem szklanym oraz kontrolowanego kondycjonowania po formowaniu umożliwiło uzyskanie precyzyjnej geometrii przekładni pomimo zredukowanej grubości ścianki.
Opracowana konstrukcja przekładni pośredniej ma zapewniać precyzyjne przełożenie reakcji między pedałem przyspieszenia a przepustnicą w systemie ETC. Projektanci podają, że geometria przekładni sprzyja również bardzo dobrej zdolności pochłaniania energii uderzeń, praktycznie eliminując łamanie zębów pod obciążeniami roboczymi. Wspólnie cechy te przyczyniają się do trwałości i niezawodności funkcjonalnej w eksploatacji.
Poprawa parametrów i oszczędności
W porównaniu z konwencjonalną przekładnią siłownika z ścianką o grubości 1,5 mm, cienkościenna konstrukcja opracowana przez zespół zapewnia zarówno korzyści w zakresie osiągów, jak i efektywności. Po stronie materiału i elementu nowa przekładnia siłownika osiąga 30% wzrost sztywności i 20% wzrost odporności na zużycie. Usprawnienia te przypisuje się zastosowanej formulacji Stanyl PA46, poziomowi wzmocnienia włóknem szklanym oraz zoptymalizowanej konstrukcji przekładni.
Na poziomie systemu zredukowana grubość ścianki umożliwia uzyskanie wymiernych oszczędności i korzyści w zakresie zabudowy elektronicznego układu sterowania przepustnicą. W stosunku do referencyjnej przekładni o ściance 1,5 mm cienkościenna przekładnia siłownika pozwala na:
- 30% redukcję masy,
- 20% redukcję kosztów,
- 20% redukcję zajmowanej przestrzeni.
Dane te odzwierciedlają wpływ nowej geometrii i kombinacji materiałowej na masę, zużycie materiału oraz przestrzeń wymaganą dla zespołu siłownika w architekturze układu napędowego pojazdu.
Współpraca w całym łańcuchu wartości
Projekt połączył kompetencje ekspertów z różnych ogniw łańcucha wartości branży motoryzacyjnej. Envalior wniósł doświadczenie w zakresie rozwoju materiału i jego zastosowań dla Stanyl PA46, General Motors określił wymagania systemowe i warunki integracji w pojeździe, natomiast Schaeffler AG pełnił rolę dostawcy systemu i przetwórcy materiału, w tym odpowiedzialnego za precyzyjne wtryskiwanie przekładni.
"Inicjatywa ta połączyła zespół ekspertów z każdej dziedziny, a współpraca była wyjątkowa" – powiedział Tony Padden, Envalior Stanyl Technical Application Manager NA. „Pokonaliśmy wyzwania, zrealizowaliśmy ambitne cele i dostarczyliśmy rozwiązanie, które wyznaczyło nowy punkt odniesienia dla branży. Jestem dumny, że mogłem być częścią tak rzadkiego i udanego przedsięwzięcia".
Firmy podkreślają, że uzyskany rezultat pokazuje, w jaki sposób skoordynowana współpraca dostawców materiałów, wytwórców komponentów i producentów OEM może wspierać innowacje w zakresie elementów układu napędowego objętych ścisłymi ograniczeniami zabudowy oraz tolerancjami funkcjonalnymi.
Przedstawiciele General Motors, Schaeffler AG i Envalior odbierają nagrodę 2025 SPE Automotive Innovation Award (kategoria Powertrain) za projekt cienkościennej przekładni siłownika elektronicznej przepustnicy.
Zastosowanie w kompaktowych SUV-ach GM
Cienkościenna przekładnia siłownika jest już stosowana seryjnie. Nagrodzona aplikacja została wdrożona w dwóch kompaktowych sportowo-użytkowych pojazdach General Motors roku modelowego 2025. W tych platformach przekładnia pracuje jako część systemu ETC, przekształcając sygnał kierowcy z pedału przyspieszenia w precyzyjne nastawy przepustnicy.
Łącząc wysokopłynny, zoptymalizowany pod kątem zużycia i tarcia (W&F) gatunek Stanyl PA46 z wysokim poziomem wzmocnienia włóknem szklanym oraz następczą obróbką cieplną, zespół projektowy informuje, że był w stanie zapewnić wymagane właściwości mechaniczne i tribologiczne niezbędne w aplikacjach wielkoseryjnych. Konstrukcja została opracowana tak, aby wytrzymywać powtarzalne cykle obciążenia i oddziaływania środowiskowe w całym okresie eksploatacji pojazdu, przy jednoczesnym wkładzie w redukcję masy i zajmowanej przestrzeni w układzie napędowym.
"Projekt ten jest przykładem siły współpracy i innowacji w całym łańcuchu wartości" – powiedział Jose Chirino, Envalior Technical Director - Americas. „Wspólnie z GM i Schaeffler przesunęliśmy granice możliwości w obszarze precyzyjnych komponentów układu napędowego, łącząc lekką konstrukcję z wysokimi parametrami mechanicznymi i niezawodnością".
Nagrodzona cienkościenna przekładnia siłownika jest wytwarzana metodą precyzyjnego wtrysku z wysokowydajnego tworzywa Stanyl PA46 firmy Envalior.
