Frunk jako element podwozia dzięki wzmocnieniu Tepex

Polipropylenowy frunk wzmocniony organoarkuszami Tepex zastosowano w całkowicie elektrycznym, czterodrzwiowym samochodzie sportowym o wysokich osiągach niemieckiego producenta segmentu premium. Element, wytwarzany przez Röchling Automotive w Worms w Niemczech, łączy przestrzeń bagażową z funkcją konstrukcyjną w podwoziu pojazdu. Envalior planuje zaprezentować to rozwiązanie podczas targów Fakuma 2026. Wzmocnienie Tepex znajduje się w tylnej ściance oraz przykręcanych sekcjach podłogi frunka. Kompozyt termoplastyczny zawiera tkaniny z wieloosiowo zorientowanych ciągłych włókien szklanych, zapewniające wytrzymałość niezbędną do przenoszenia obciążeń powstających podczas nagłych zmian pasa ruchu, przy bocznym wietrze oraz w trakcie jazdy po torze. Element łączy rozpórkę kielichów z belką przedniej osi i pełni funkcję pionowego panelu ścinanego, usztywniając przednią oś oraz przyczyniając się do utrzymania kontaktu z nawierzchnią i stabilności jazdy.

Produkcja w jednym etapie procesu

Określenie „frunk” powstało z połączenia angielskich słów „front” i „trunk”. W pojazdach elektrycznych schowek zajmuje przestrzeń w przedniej części nadwozia, w której w samochodach z silnikiem spalinowym znajduje się jednostka napędowa. Może służyć do przechowywania przewodów do ładowania, narzędzi i innych przedmiotów.

Frunk ma około 1100 mm długości, 450 mm szerokości i 370 mm wysokości. Röchling opracował proces formowania hybrydowego, który łączy termoformowanie organoarkusza Tepex z formowaniem wtryskowym w jednej formie. Pozwala to wytworzyć w jednym etapie całkowicie wykończony element, który nie wymaga dalszej obróbki.

„Poza zaprojektowaniem frunka jako elementu podwozia przenoszącego duże obciążenia kolejnym kluczowym aspektem tego zastosowania jest opracowany przez nas proces produkcyjny. Szczególnie trudne było uzyskanie równomiernego wypełnienia formy pomimo złożonej geometrii, przy jednoczesnym ograniczeniu linii łączenia strug, aby zapewnić wysokie właściwości mechaniczne części”, mówi Matthias Schütte, globalny menedżer produktu ds. lekkich konstrukcji w Röchling Automotive.

Orientacja włókien dostosowana do ścieżek obciążeń

Element jest wzmocniony wielowarstwowym organoarkuszem Tepex. W warstwach zewnętrznych włókna ciągłe są ułożone pod kątem 0° i 90°, a w warstwach wewnętrznych pod kątem +45° i -45°. Taka wieloosiowa architektura laminatu jest dostosowana do zależnej od kierunku kombinacji obciążeń rozciągających, zginających i ścinających działających na część. Włókna 0°/90° poprawiają przede wszystkim zachowanie podczas zderzenia, natomiast włókna ±45° wspierają właściwości dynamiczne pojazdu pod wpływem skrajnych obciążeń bocznych.

Podczas dynamicznych manewrów, jazdy terenowej lub szybkiego pokonywania zakrętów siły boczne mogą powodować skręcanie przedniej części nadwozia. Sztywność skrętna frunka ma zapobiegać temu odkształceniu. Element jest przykręcony górnym kołnierzem do rozpórki kielichów, a w dolnej części do belki przedniej osi, dzięki czemu może pełnić funkcję pionowego panelu ścinanego.

Polipropylenowy frunk jest wzmocniony w tylnej ściance i obszarach mocowania podłogi wieloosiowym organoarkuszem Tepex. Dzięki temu może przenosić duże obciążenia występujące w nadwoziu pojazdu w skrajnych sytuacjach drogowych

„Jako producent organoarkuszy dysponujemy unikatową wiedzą. Możemy wytwarzać na dużą skalę dostosowane do potrzeb wielowarstwowe organoarkusze z włóknami ciągłymi ułożonymi nie tylko pod kątem 0° i 90°, lecz praktycznie pod dowolnym wymaganym kątem. Pozwoliło nam to opracować organoarkusz przeznaczony do frunka, w którym orientacja włókien odpowiada dokładnym ścieżkom obciążeń w elemencie, dzięki czemu jest on precyzyjnie dostosowany do wymagań wynikających z działających obciążeń”, mówi dr Klaus Vonberg, kierownik ds. sprzedaży i projektów w globalnej sprzedaży Tepex w Envalior.

Według Envalior wieloosiowo wzmocnione organoarkusze mogą być poddawane znacznym odkształceniom podczas formowania. Warstwy tkaniny są odporne na przesuwanie włókien i zachowują ciągłość w narożnikach elementu, co sprzyja powtarzalności formowania i utrzymaniu stałej jakości części.

Dalsza integracja dzięki formowaniu hybrydowemu

Według Vonberga proces formowania hybrydowego może umożliwić przyszłym frunkom łączenie bardziej złożonej geometrii i dodatkowych funkcji z zadaniami konstrukcyjnymi w nadwoziu pojazdu. Dodatkowe rozwiązania mogą być integrowane bezpośrednio z elementem podczas produkcji wielkoseryjnej.

„W przyszłości możliwe może być bezpośrednie integrowanie z takimi frunkami rozwiązań, takich jak chłodziarki, szuflady, siatki bagażowe lub uchwyty na przewód do ładowania”, zauważa Vonberg.

Dalsze informacje o materiałach Envalior są dostępne w firmowym narzędziu MaterialAdvisor, które oferuje cyfrowe narzędzia i usługi do wyszukiwania, doboru oraz oceny materiałów.