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邁凱倫在F1賽車中采用了可再生紡織纖維制成的部件

2020-09-15 09:05:46 來(lái)源：中塑在線 閱讀量：15376 評(píng)論
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導(dǎo)讀：一級(jí)方程式賽車制造商邁凱輪(McLaren)與瑞士可持續(xù)輕量化專家Bcomp合作，為其車手Carlos Sainz和Lando Norris開發(fā)天然纖維增強(qiáng)賽車座椅，這是F1賽車中第一個(gè)采用可再生紡織纖維制成的部件。

　　【塑料機(jī)械網(wǎng) 塑料時(shí)訊】 一級(jí)方程式賽車制造商邁凱輪(McLaren)與瑞士可持續(xù)輕量化專家Bcomp合作，為其車手Carlos Sainz和Lando Norris開發(fā)天然纖維增強(qiáng)賽車座椅，這是F1賽車中第一個(gè)采用可再生紡織纖維制成的部件。通過(guò)織物結(jié)構(gòu)優(yōu)化亞麻纖維的機(jī)械性能，可以制造出所需強(qiáng)度和硬度的座椅，并且與碳纖維相比，其二氧化碳排放量降低了75%。
 
　　邁凱輪車隊(duì)負(fù)責(zé)人Andreas Seidl解釋說(shuō)：“天然纖維復(fù)合材料的使用是邁凱輪車隊(duì)開拓性、復(fù)合材料創(chuàng)新的新例證。這一解決方案不僅提供了與碳纖維同等的性能，而且代表著我們?cè)诓粩喟l(fā)展的可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃中又向前邁進(jìn)了一步，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了我們致力于幫助F1將其雄心勃勃的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略變?yōu)樾袆?dòng)。”
 
　　亞麻是一種用途極廣的植物，已有數(shù)百萬(wàn)年的歷史。它與許多生物材料的不同之處在于，它是作物輪作計(jì)劃的理想選擇，并且可以在不與糧食作物直接競(jìng)爭(zhēng)的情況下種植。亞麻是一種不含二氧化碳的原料，其纖維可生物降解。例如，在座椅使用壽命結(jié)束時(shí)，它可以被磨成一種新的基底材料，或者在沒有殘余垃圾的情況下進(jìn)行熱回收，而不是終被填埋。
 
　　Bcomp專有的powerRibs技術(shù)的靈感來(lái)自于樹葉背面的細(xì)脈，在座椅的一側(cè)提供了一個(gè)三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，然后用于加固Bcomp的更佳紡紗和編織亞麻纖維加固織物ampliTex。powerRibs通過(guò)將亞麻纖維加捻形成粗紗，作為與之粘合的ampliTex亞麻織物的骨架。
 
　　自2019年起，規(guī)定駕駛員低體重為80公斤。如果一個(gè)司機(jī)的體重低于這個(gè)數(shù)字，就必須使用鎮(zhèn)流器使他們達(dá)到低重量。但這種鎮(zhèn)流器不允許被放置在汽車的其他區(qū)域，必須位于駕駛員座椅的緊鄰區(qū)域內(nèi)。
 
　　邁凱輪F1復(fù)合材料工程師Steve Foster解釋說(shuō)：“隨著2019年新法規(guī)的出臺(tái)，座椅現(xiàn)在已成為車手體重預(yù)算的一部分，因此設(shè)計(jì)過(guò)度。而Carlos和Lando的體重分別為72公斤和68公斤，所以我們有足夠的空間去做這件事。這意味著，如果我們需要的話，可以使用額外的生物復(fù)合材料來(lái)確保這個(gè)安全關(guān)鍵部件有足夠的強(qiáng)度和硬度。”
 
　　“初的碳纖維座椅設(shè)計(jì)是由Bcomp進(jìn)行逆向工程設(shè)計(jì)的，然后我們對(duì)新設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化和制造。該座椅在季前測(cè)試中沒有出現(xiàn)任何問(wèn)題，我們希望在不久的將來(lái)能夠使用Bcomp亞麻座椅進(jìn)行比賽。”
 
　　Bcomp執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Christian Fischer補(bǔ)充道：“我們相信，這個(gè)座椅可以作為一個(gè)決定性的證明，證明我們的技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備好在賽車比賽中展開競(jìng)爭(zhēng)。我們與傳統(tǒng)碳纖維相匹配，同時(shí)將生態(tài)足跡降低了75%，降低了成本，減少了震動(dòng)，提高了安全性，所有這些都與實(shí)現(xiàn)賽車運(yùn)動(dòng)和機(jī)動(dòng)性的可持續(xù)未來(lái)高度相關(guān)。”
 
　　亞麻不但具有明顯的環(huán)境效益，而且其機(jī)械性能使其成為一種具有吸引力的可再生高性能復(fù)合材料原料。亞麻纖維的管狀結(jié)構(gòu)提供了低密度和高硬度，這為減輕重量提供了機(jī)會(huì)，同時(shí)提高了減震性能，以及抗斷裂、抗扭轉(zhuǎn)和抗壓性能。
 
　　亞麻纖維也比任何同等碳材料輕9%，并提供了5倍的減震效果。更大的減震性和抗沖擊性使天然纖維材料非常適合在車手座椅上使用。它提高了舒適性并減少了駕駛艙內(nèi)的震動(dòng)，而震動(dòng)往往會(huì)對(duì)車手造成疲勞影響，尤其是在比賽距離內(nèi)和在有強(qiáng)烈限制的賽道上。
 
　　與碳纖維不同，當(dāng)它斷裂時(shí)，不容易發(fā)生脆性斷裂和碎裂——Bcomp的powerRibs結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增強(qiáng)了這種特性，使損傷區(qū)域變硬并受到限制。Fischer解釋說(shuō)：“ampliTex和powerRibs的復(fù)合材料沒有那么脆弱，雖然仍然會(huì)斷裂，但在powerRibs的幫助下，較軟的碎片仍然附著在主體結(jié)構(gòu)上，這有助于分散能量。”
 
　　天然纖維復(fù)合材料的延展斷裂行為也為其他可能性打開了大門。在賽道上發(fā)生的事故中，壯觀但同樣危險(xiǎn)的是碰撞產(chǎn)生的碳纖維碎片。它們不僅會(huì)給車手帶來(lái)直接的危險(xiǎn)，而且還因造成刺穿而臭名昭著，讓車手的比賽變得支離破碎。通過(guò)在汽車的其他區(qū)域使用天然纖維復(fù)合材料，例如前翼子板和地板，可以減少碳纖維碎片，從而降低被刺穿的風(fēng)險(xiǎn)。
 
　　優(yōu)勢(shì)不止于此。隨著預(yù)算上限從2021年開始實(shí)施，許多F1車隊(duì)將需要在保持和提高性能的同時(shí)降低成本——這在一個(gè)通常情況下，一個(gè)車隊(duì)可以在擁有更多資源的情況下追求更多的發(fā)展路線，這絕非易事。團(tuán)隊(duì)將不得不更加聰明地工作，與傳統(tǒng)碳纖維相比，Bcomp的ampliTex和powerRibs解決方案可將原材料成本降低30%，這一顯著的節(jié)約可以騰出預(yù)算，探索其他提高汽車性能的方法。
 
　　F1技術(shù)總監(jiān)James Key承認(rèn)：“隨著預(yù)算上限的引入，材料成本將成為一大焦點(diǎn)，使用天然纖維復(fù)合材料有可能在這一領(lǐng)域有所幫助。我們正在與Bcomp合作，以確認(rèn)天然纖維復(fù)合材料在某些應(yīng)用中是可行的、可持續(xù)的和經(jīng)濟(jì)的碳纖維替代品，無(wú)論是車上還是車外。”
 
　　Fischer說(shuō)：“我們看到的巨大潛力在于汽車的非關(guān)鍵、半結(jié)構(gòu)性區(qū)域，比如駕駛座，以及車外。”邁凱輪F1復(fù)合材料工程師Steve Foster透露，后者才是進(jìn)一步采用天然纖維復(fù)合材料的直接空間。“如果明智地使用，亞麻纖維可以減輕重量和成本，同時(shí)保持甚至在某些情況下提高性能。除了汽車本身之外，還有一系列可能的應(yīng)用，包括維修齒輪、卡車面板、包裝箱、定時(shí)支架和模具工具。”
 
　　目前，大多數(shù)用于制造汽車零件的模具都是由碳纖維復(fù)合材料制成，因?yàn)樗哂械偷臒崤蛎浶浴Ｈ欢瑏喡槔w維也具有這一特性，有可能使其成為適合于用標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合材料制造性能部件的模具材料。因此，即使所生產(chǎn)的零件不是由天然纖維材料制成的，生產(chǎn)它的工具也可以是——這使我們能夠降低模具工具的成本和碳足跡。

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