Обладая более чем четырехдесятилетним опытом использования преимуществ углеродного волокна как средства обеспечения малого веса, высокой производительности и структурной прочности, компания McLaren стала инициатором ключевых разработок в области гоночных и автомобильных применений этого материала, сделав его не только стандартом в Формуле 1, но и привнеся его на дороги. В основе каждого когда-либо созданного McLaren автомобиля лежит монокок из углеродного волокна, а McLaren также максимально использует преимущества этого легкого, прочного и долговечного материала в конструкциях кузова и аэродинамических системах, чтобы раскрыть максимальную производительность и захватывающую динамику движения без компромиссов.
Кратко
- Компания McLaren Automotive впервые в мире применила метод производства композитов в аэрокосмической промышленности, масштабированный для серийного производства суперкаров
- Развернутый в Технологическом центре композитных материалов McLaren (MCTC) в Шеффилде, Великобритания, новый метод производства Automated Rapid Tape (ART) позволяет создавать углеволоконные конструкции McLaren ART, которые могут быть оптимизированы, чтобы стать еще более легкими, жесткими и прочными благодаря усовершенствованной оптимизации структуры, и при производстве которых образуется меньше отходов.
- Неподвижная плоскость активного переднего крыла нового McLaren W1 представляет собой конструкцию из углеродного волокна McLaren ART, изготовленную по этой новой технологии.
- Будущие модели McLaren будут оснащены углепластиковыми монококами, в конструкцию которых будет интегрировано углеродное волокно ART
И теперь компания McLaren Automotive впервые в мире применила передовой и высокоспециализированный производственный процесс в автомобильном секторе, который улучшит ее будущие модели благодаря большому прорыву в технологии углеродного волокна, усиливающему лучшие качества этого материала, и даже больше.
Аэрокосмическая промышленность использует сверхточные методы производства для создания высокотехнологичных конструкций из углеродного волокна для последнего поколения авиалайнеров и истребителей, особенно для таких крупных и ответственных деталей, как фюзеляж и крылья самолета. Это достигается за счет роботизированного нанесения композитных лент на слои структуры, а не традиционной ручной укладки с использованием предварительно пропитанных материалов. Именно ускоренный, «высокоскоростной» вариант этого метода производства был разработан компанией McLaren и теперь интегрирован в ее производственные мощности в Технологическом центре композитных материалов McLaren (MCTC) в Шеффилде, Великобритания.
Эта технология, получившая название Automated Rapid Tape (ART), открывает огромный потенциал для дальнейшего совершенствования дорожных автомобилей McLaren с помощью углеволоконных конструкций, которые оптимизированы для того, чтобы быть еще более легкими, жесткими и прочными, изготавливаться с еще большей последовательностью от детали к детали и производить таким образом, чтобы образовывалось меньше отходов. Получаемые в результате формы из углеродного волокна McLaren ART также визуально отличаются от обычных компонентов, вырезанных вручную из предварительно пропитанного углеродного волокна.
Полностью перевернув метод аэрокосмической промышленности с использованием роботизированных рук для нанесения слоев композитных лент, метод McLaren’s Automated Rapid Tape вместо этого использует специально разработанную машину с неподвижной головкой для нанесения слоев и быстро движущейся станиной, способной вращаться, что позволяет ускорить процесс производства, подходящий для автомобильных целей и высокоскоростного производства композитов.
Большая свобода проектирования для инженеров
McLaren ART позволяет укладывать волокна с учетом индивидуальных особенностей, создавая новые возможности, связанные с требованиями к несущей способности или жесткости, которые не могут быть реализованы обычными методами. Это стимулирует инновации, освобождая инженеров от однообразных ограничений на материал. Специальная настройка ориентации волокон в композитном материале позволяет добиться анизотропной жесткости — жесткость может быть увеличена в определенных направлениях, в то время как гибкость может быть сохранена в других местах. Это открывает новые возможности для проектирования высоконагруженных сложных аэродинамических компонентов.
Это также позволяет оптимизировать соотношение прочности и веса. Волокна могут быть сконцентрированы в местах, подверженных высоким напряжениям или нагрузкам, таких как стыки, края или места соединений, что, в свою очередь, позволяет удалить ненужный материал в местах с низкой нагрузкой.
Конструкции из углеродного волокна, созданные с меньшим количеством отходов
Поскольку при изготовлении детали из углеродного волокна McLaren ART укладываются отмеренные отрезки сухой композитной ленты, значительно сокращается количество обрезков неправильной формы, которые нельзя использовать повторно. До 95% необработанного материала сухой ленты, используемого для наложения слоя на деталь, идет на изготовление конечной детали. Автоматизированный процесс также уменьшает неточности позиционирования и потери материала, вызванные человеческой ошибкой, гарантируя, что окончательный слой будет соответствовать проектным допускам, что, в свою очередь, сводит к минимуму количество бракованных деталей. Автоматизированный элемент станка Automated Rapid Tape обеспечивает мониторинг и контроль в режиме реального времени, гарантируя неизменность параметров процесса и оптимальное качество деталей.
Способствует более широкому использованию углеродного волокна
Преимущества технологии Automated Rapid Tape в плане времени изготовления и снижения стоимости создают возможность для более широкого использования углеродного волокна в большем количестве областей автомобиля. Если не ограничиваться карбоновой трубой, то более широкое использование сверхлегких кузовных панелей, изготовленных из углеродного волокна McLaren ART, становится более целесообразным и экономически эффективным.
Это не технология будущего — она уже интегрирована в производственные процессы McLaren. В Технологическом центре композитов McLaren был установлен прототип высокоскоростной машины для напыления, и эта первая установка технологии Automated Rapid Tape будет усовершенствована до промышленной машины позднее в 2025 году, с увеличенной производственной мощностью.
Первый автомобиль McLaren, в котором используется углеродное волокно McLaren ART, — это новый суперкар Ultimate от McLaren и следующий автомобиль в линейке культовых автомобилей ‘1’; McLaren W1. Неподвижная плоскость активного переднего крыла, неотъемлемая часть экстраординарного аэродинамического пакета автомобиля, способного создавать до 1 000 кг прижимной силы, изготовлена из карбона McLaren ART, пользуясь преимуществами повышенной жесткости деталей, изготовленных по технологии Automated Rapid Tape. Неподвижная плоскость из карбона ART на 10% жестче, чем аналогичная деталь с предварительной пропиткой, что является значительным улучшением, учитывая ее несущую аэродинамическую функцию. Другие компоненты, изготовленные из углеродного волокна ART, рассматриваются для серийных образцов W1.
Метод производства Automated Rapid Tape и карбоновые структуры ART также открывают огромные возможности для следующего поколения углеволоконных архитектур. Уже рассматривается возможность интеграции этой технологии в структуру сверхлегкой и сверхпрочной трубы из углеродного волокна, изготовленной с минимальным образованием отходов, которая может стать основой для следующего поколения суперкаров McLaren.