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Jun 13, 2023

新しいアルミニウム技術で高級電気自動車の重量を軽減

Rendere le automobili più leggere, più efficienti dal punto di vista energetico e più sicure sono le sfide per l’industria automobilistica.

自動車の軽量化、エネルギー効率の向上、安全性の向上は、自動車業界全体の課題です。 アメリカの電気自動車メーカー Lucid Motors は、この課題に対処するために新しい革新的なテクノロジーを選択しました。

2021 年に発売された Lucid Air は、AP&T および fischer Group と協力して設計、製造、工業化された、熱間成形された高強度アルミニウムで作られたいくつかのユニークな軽量コンポーネントを使用しています。

「私たちは、この素晴らしい車の実現に貢献する機会を与えられたことを非常に誇りに思っています。Lucid Motors は、当社の技術を使用して製造された熱間成形された高強度アルミニウム部品を使用した世界初の自動車メーカーの 1 つです。これが彼らの成功につながっています」これは私たちにとっても重要なマイルストーンです」と AP&T の最高営業責任者であるクリスチャン・コロシェッツ博士は述べています。

2015 年、Lucid は、ドア リング、B ピラーの補強材、バッテリー パック保護コンポーネントなど、衝突の危険にさらされるプレス加工の製造のための最先端技術を追求しました。 彼らはAP&Tに連絡を取りました。

エキサイティングな挑戦Lucid は AP&T にいくつかの部品とプロセスの要件を提示し、チームを新しい高度なプロセスに向けて推進し、最終的には軽量、高成形性、強度、延性の高い製品を大量に生産できるようになりました。

当時、AP&T は、高強度アルミニウムを使用して軽量かつ高強度の車体部品を製造する方法を研究することを目的とした革新プロジェクトに深く関わっていました。 これらのプロジェクトの直接の結果として、Lucid は Lucid Air のサプライヤーとして AP&T を選択しました。

「AP&T は、有望な新技術を紹介しました。熱間成形により、高強度アルミニウムを使用した複雑な部品形状の製造が可能になったため、潜在的な利点は重要でした。高い成形性、高強度、軽量の組み合わせのおかげで、コンポーネントの設計が可能になりました」 「これにより、ユーティリティ パッケージのスペースがより効率的に使用され、高レベルの衝突安全性と低エネルギー消費が達成され、すべて最終顧客に利益をもたらすことができました。」と製品担当上級副社長兼チーフ エンジニアのエリック・バック氏は述べています。 、明晰。

ソリューションの開発 - シミュレーションとプロトタイプ ツール 2017 年には、コンピューター支援エンジニアリング分析を使用して開発作業が加速しました。 AP&T の成形専門家は、成形プロセス中に発生する可能性のある亀裂やしわのリスクを予測する FEM 板金成形シミュレーションを実行しました。 Lucid のエンジニアは、これらのシミュレーションからのフィードバックを活用して、車体コンポーネントの設計を繰り返しました。

同年、AP&T は、新技術の可能性を実証するために、熱間成形高強度アルミニウムの初の本格的な生産ラインを発表しました。 この革新性は名誉ある Altair Enlighten Award を受賞しました。 この評価により、AP&T が正しい道を歩んでいることが確認され、Lucid Motors とのコラボレーションにさらなる弾みが加わりました。

2019 年と 2020 年に、プロセスの堅牢性を検証し、テスト データを作成するためにテストが実施されました。 車体の衝突要件を満たすにはコンポーネントの設計が不可欠ですが、強度、伸び、材料、衝突折りパターンも重要な役割を果たします。 Lucid の材料エンジニアと車体設計者は、AP&T の板金プロセス エンジニアと協力して、必要なコンポーネントの性能を満たす理想的な材料を特定しました。

スウェーデンのウルリセハムンにある AP&T のテストラインでは、さまざまなサプライヤーからのさまざまな高強度アルミニウム合金の多数の試験が実施されました。 チームは、これらの材料サプライヤーが推奨するパラメーターを生産プロセスに導入しました。 このプロジェクト段階で、最適な材料、スタンピングプロセス、熱処理パラメータが定義されました。 プロセスの堅牢性は、サプライヤーの試験研究所での材料試験と、Lucid の材料エンジニアによる重要なコンポーネントの試験を含む集中的な実験研究を通じて検証されました。 FEM 衝突シミュレーションの実行に必要な材料モデルと破損モデルは、Lucid の開発エンジニアによってレビューされました。 Lucid は、モデルを校正するために、AP&T の生産ラインの全プロセス ルートを通過した完成したプレス加工部品から抽出されたテスト サンプルを受け取りました。

最高のパフォーマンスを発揮する材料が選択された後、AP&T からプロトタイプの金型が提供されました。 プロトタイプ部品は AP&T の生産ラインでプレス加工され、Lucid のベータ プロトタイプおよびリリース候補 (RC) カーを製造し、Lucid の厳格なコンポーネントおよび車両レベルのテストを受けました。 期待が満たされたため、AP&T は自信を持って前進し、テクノロジーの産業化に注力することができました。

「AP&T の FEM 板金成形シミュレーション モデルの使用のおかげで、非常に短い時間枠で生産機能が有効になりました。いくつかの研究プロジェクトで最適化されたシミュレーション モデルを使用することで、ツールの試用時間を大幅に短縮することができました。その結果、AP&T は非常に短い時間枠でいくつかの量産ダイを提供できるようになりました」と AP&T の開発成形プロセスおよびツールのマネージャーである Michael Machhammer 博士は述べています。

大規模生産 – フィッシャーグループが協力に参加ここで、大規模な部品の生産を誰が行うのかという疑問が生じました。 AP&T は、過去の成功と長年にわたる協力関係に基づいて、Lucid の生産需要を満たすための製造パートナーとして Fischer Group を推奨しました。

「AP&T との関係は 20 年前にまで遡り、革新的な成形プロセスのアイデアを同社の研究開発チームと頻繁に交換しています。約 5 ～ 6 年前、AP&T が熱間成形アルミニウムのメリットを紹介したことが、この技術を深く掘り下げてみたいという私たちの興味を引き起こしました。 「私たちは、ツールベースの成形に関する知識と自動車産業のサプライヤーとしての専門知識を提供できる新しい分野と応用を常に探しています。これにより、まさにそれを実現する機会が得られました。」とイング博士は述べています。 Stefan Geißler 氏は、fischer Hydroforming のマネージング ディレクターであり、AP&T および Lucid とのコラボレーションのキー アカウント マネージャーです。

適切なパートナーが揃ったことにより、AP&T と fischer Group は、ドイツ南部にある fischer's Achern 施設での Lucid コンポーネントの工業生産計画を開始しました。 AP&T は既存のサーボ油圧プレスとツールをアーヘルンに移転しましたが、ウルリセハムンの施設での生産はこの移行期間中に直ちに開始され、プロジェクトは順調に進むことができました。

また、Lucid と AP&T は、フィッシャーと緊密に連携して熱処理パラメータの側面を変更し、大容量生産を可能にしながらコンポーネントが仕様内に収まるようにしました。

「AP&T と私たちのチームは協力して素晴らしい仕事をしました。2021 年 4 月までに、ウルリセハムンの Lucid Air 用のドア リング、B ピラー、バッテリー パック カバーの 1,500 個のコンポーネント セットを生産するスピードが向上しました」と事業開発責任者の Thorsten Junge 氏は述べています。フィッシャーハイドロフォーミングにて。

アーヘルン施設では、新しいラインと、3D トリミング、エージング、クリーニングなどの補助装置の設置を準備するための集中的なプロジェクトが並行して実行されました。 スペースを空けるために真新しい工業用建物が建設されました。

「私たちは原材料の調達も監督しました。困難ではありましたが、最終結果は成功し、ラインは夏の間にウルリセハムンからアーハーンに移管され、2021年12月に就役しました」とユンゲ氏は語った。

持続可能なモビリティの未来世界で最も技術的に洗練された電気自動車の 1 つである Lucid Air が 2021 年 10 月に顧客への納入を開始したとき、カリフォルニア州ニューアークにある Lucid の世界本社だけでなく、アーハーンとウルリセハムンでも祝う十分な理由がありました。

Lucid、AP&T、および fischer Group のコラボレーションは大成功を収め、革新的で有望なテクノロジーが商業的に実行可能なソリューションに変わりました。 このソリューションは、軽量化と安全性の向上に関して自動車業界全体にチャンスをもたらします。

発売の成功後も、Lucid Air の需要は引き続き高く、熱間成形された高強度アルミニウム部品の需要が高まるだけです。

「今後は、生産プロセスをさらに最適化し、生産量を増やすことが重要であり、それは収益にもプラスの影響を与えるだろう」と、ルシッドの購買担当ディレクター、ロバート・ウォルトン氏は述べた。

Lucid のニーズを満たすために、Fischer はアリゾナ州カサ グランデの Lucid の施設近くで革新的なアルミニウム成形技術を使用して高強度アルミニウム部品の製造を開始するという広範囲にわたる計画を立てています。

「Lucid のエキサイティングな旅に参加できること、そして私たちの 3 社が協力してこの成形技術の世界初の産業規模の応用を実現できると知ることは素晴らしいことです」とステファン・ガイスラー氏は述べています。

「自動車業界の多くの企業の確立されたパートナーとして、私たちは環境への影響がより少ない、より安全でエネルギー効率の高い車両による、より持続可能な交通部門の発展を可能にしています。今回、私たちは革新的な技術を協力してそれを実行します」先進的な自動車メーカーと提携できたことは大きなことだ」とクリスチャン・コロシェッツ氏は語った。

金属の性質を持ち、少なくとも 1 つが金属である 2 つ以上の化学元素で構成される物質。

必要な機械的および物理的特性を得るために添加された、指定量の合金元素を含むアルミニウム。 アルミニウム合金は、鍛造組成と鋳造組成の 2 つのカテゴリーに分類されます。 一部の組成には最大 10 種類の合金元素が含まれる場合がありますが、銅、マンガン、シリコン、マグネシウム、亜鉛、錫などの主な合金元素は 1 つまたは 2 つだけです。

コンピュータと特別なソフトウェアの助けを借りて実行されるエンジニアリング機能。 材料の応力耐性の判定などの機能が含まれます。

破断することなく材料を曲げ、形成、または引き伸ばす能力。 引張試験などによる伸びや面積の減少によって測定されます。

引張試験では、標点の長さ内で試験片が破断した後に測定される標点の長さの増加を指し、通常は元の標点の長さのパーセンテージとして表されます。

カッターとテーブルの接触を防ぐために、ワークテーブルと平行に保ちながらワークピースを上昇させるために使用される、精密研磨されたストックのストリップまたはブロック。