1865年,Karl Drais 發明第一輛自行車,此后逐漸風靡全球;同年,Badische Anilin與Soda-Fabrik(巴登苯胺和蘇打水廠,即巴斯夫)宣告成立。概念1865電動自行車的誕生,即是為了紀念這一段歷史,向先輩的發明創造精神致敬。
為此,巴斯夫啟動了一個獨一無二的思考實驗,向世人提問:如果用現代尖端材料來重新制作第一輛自行車,結果將會怎樣?巴斯夫與DING3000設計事務所合作,開發了一輛代表目前最高技術水平的電動自行車。這輛自行車結構上沿襲了1865年世界首輛自行車的形狀,卻使用了巴斯夫24種創新材料,包括聚氨酯、熱塑性塑料、泡沫、環氧樹脂和復合材料等。下面就由小編為你解剖這款代表目前最高技術水平的電動自行車的材料構成!!!
圖 巴斯夫橡塑展展出的自行車
一 椅殼(Ultradur?) |
椅殼采用Ultradur?——聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT),除了擁有卓越的剛度以外,還源于這款材料在高溫下保持良好的形狀;其尺寸穩定性、耐水解性、長期電氣/熱行為等非常出色,此外還可作為電池的絕緣材料。
圖 Ultradur?應用于椅殼
另外,該材料的吸水性非常低,其機械和電氣性質幾乎不受氣候條件的影響,這一點在電動交通應用中尤為重要。該材料制造的零部件具有優異的可靠性和耐用性,能夠顯著改善零件和組件的電器安全性,可用于生產電池支架、插頭、電氣設備外殼和控制單元。
二 剎車碟(Ultrason?) |
剎車碟采用碳纖維增強的Ultrason?材料,這款材料在較高的溫度下仍能保持必要的剛度和形狀。特別是在200℃條件下,機械性質與內在阻燃性能依然出色,常被加工成增強型熱塑性塑料層壓板。
圖 Ultrason?材料應用于剎車碟
三 后輪輪圈(Ultramid? Structure) |
Ultramid? Structure材料,即使在極低/極高的溫度下也能保持卓越的耐沖性能和韌性,其強化纖維的長度遠大于標準短玻纖產品中的纖維,可在注塑成型過程中形成一個玻璃纖維網,從而改善耐扭曲、耐蠕變和吸能性能。因此,代替金屬輪圈,不僅不需要再勞神費力安裝輻條,成本亦更加低廉。
圖 Ultramid? Structure材料應用于后輪輪圈
四 電動機蓋(Ultramid?B系列) |
從外觀上來看,很難發現概念1865是一輛電動自行車。盡管裝備有電動機,但自行車的整體輪廓非常修長,線條簡潔利落。處于美觀考慮,設計師用一塊聚酰胺蓋子(Ultramid?B)隱藏了集成的后軸中的電動機。同時,這塊藍色蓋子還有另外一個重要的作用:保護電動機免遭濕氣、塵土和石渣破壞。
圖 電動機蓋
五 車燈(Elastollan?) |
概念1865后叉上鑲嵌的光波導管采用脂肪族熱塑性聚氨酯Elastollan?制成,相當酷炫。得益于材料的高彈性、高透明度、不黃變等優點,燈光非常均勻,不刺眼,而且能耗極低。結合車叉上的LED燈和后輪上的印花圖案,整體更顯柔和。這種柔性材料的顏色和形狀可根據客戶要求進行調節,定能為設計師提供無限的創意可能。
圖 脂肪族熱塑性聚氨酯Elastollan?應用有光波導管
六 座椅插銷(Ultraform?材料) |
這是巴斯夫旗下的熱塑性聚甲醛產品品牌。即使在面對機械負荷和高溫環境下,或者接觸化學品和燃油等其他介質時,Ultraform?材料也依然能夠保持高剛度、高強度、高回彈、滑動摩擦行為和尺寸穩定性出色的優點。通過注塑成型等工藝,這些材料可生產出具有復雜形狀和美觀結構的產品,比如揚聲器和通風格柵燈。
圖 Ultraform?材料應用于座椅插銷
七 座椅支架(Ultrason? E 2010C6) |
這部電動自行車的電池隱藏在座椅內。為了便于日常充電,支架采用了無軸承、免維護的設計,使其能夠輕松拆裝。得益于優良的滑動摩擦行為及材料本省的阻燃和隔熱性質,碳纖維增強的Ultrason? E2010 C6為電池插頭和座椅支架提供了一個理想選擇。
圖 Ultrason? E2010 C6 應用于座椅支架
八 座椅懸掛(Cellasto?) |
Cellasto?微孔聚氨酯適合需要減震隔音的應用。Cellasto?定制輔助彈簧主要應用于汽車減震。在概念1865電動自行車上,這種耐用材料被用于生產座椅懸掛。由于在壓力下的橫向膨脹和變形較小,長期性能出色,Cellasto?部件可提高座椅的舒適性。得益于其逐漸撓曲的特點,它們可用于在狹小的空間以減小沖擊力。此外,它們還可以用于電梯、送料輥、辦公椅、輪椅、自行車和門鎖的減震和隔音。
圖 Cellasto?微孔聚氨酯應用于座椅懸掛
九 曲柄(Ultramid? D HMG) |
創新塑料解決方案正逐漸取代金屬。它們甚至可以用于自行車的曲柄,這樣可能需要承受巨大的壓力。
此處采用Ultramid?D是一種聚酰胺材料。由于玻璃纖維含量較高和特殊的聚合物組分,它主要用于高應力、高剛度的部件的——“HMG”后綴意為“高模量型號”。Ultramid?易于加工,表面質量出色。作為聚酰胺材料,它們的材料性質和尺寸穩定性受濕氣影響極小,也不易發生蠕變。
圖 Ultramid?D材料應用于曲柄
十 腳踏(Ultraso? KR 4113 ) |
Ultraso? KR 4113 是一種真正意義上的高性能塑料。Ultraso?出色的滑動摩擦性和尺寸穩定性,DING3000的設計師成功去掉了腳踏上的所有滾珠軸承,從而減小了日常使用的軸承磨損,使維護工作更加簡單。這主要得益于加入碳纖維、石墨和聚四氟乙烯(PTFE)。Ultraso?產品屬于非晶熱塑性復合材料,同時也繼承了聚醚砜材料的高溫穩定性。
圖 腳踏
出色的材料性質使其被廣泛應用于生產高科技零部件和高應力產品。此外,它們也可以采用熱塑性塑料的傳統進行加工。Ultraso?的耐熱性和耐水解性優于其它工程塑料,可用于代替熱固性塑料、金屬和陶瓷。
十一 胎芯(E-TPU) |
19世紀的胎芯的自行車使用的是實心橡膠胎芯。但由于這種輪胎過重、過硬,因此始終未能廣泛使用。在概念車1865的輪胎中,巴斯夫首次使用了發泡熱塑性聚氨酯(E-TPU)——一種輕盈、耐用、彈性極佳的材料。此前,巴斯夫曾與Adidas合作,將這種創新顆粒泡沫用于生產Energy Boost的中底。
圖 E-TPU應用于胎芯
在生產過程中,首先需要使用創新的工藝將TPU顆粒發泡。然后,利用空氣壓力壓縮這些5-10毫米大小的橢圓形顆粒,使其在蒸汽作用下融合到一起。這樣一來,Infinergy就結合了顆粒泡沫和熱塑性聚氨酯兩者之長,具有出色的加工性質和回彈性。即使連續使用,材料仍然可以保持良好的回彈性。Infinergy的其它優點還包括:密度小、抗撕裂和溫度穩定性好。
十二 前輪輪圈(UltracomTM) |
Ultratape?產品組合主要包含三類:連續纖維增強的半成品,包覆成型材料和工程支持。Ultralaminate?和Ultratape?—連續纖維增強層壓板和膠帶半成品—只需一道工序即可完成熱成型,然后與短纖維增強的Ultramind?COM一起增強固化。
圖 UltracomTM材料應用于前輪輪圈
通過這些工藝,連續纖維出色的機械性質與短纖維易于加工的特點結合到一起。Ultramid?是巴斯夫旗下的半結晶熱塑性聚氨酯品牌。此類材料具有優異的機械強度、剛度和熱穩定性。此外,聚氨酯可在低溫下保持良好的韌性和滑動摩擦行為,而且加工也十分簡單。巴斯夫Ultramid?產品屬于聚酰胺成型化合物,多為長/短纖維增強的聚酰胺6和聚酰胺66材料。此外也包括聚酰胺66/6等共聚多酰胺和半芳香族聚酰胺。
得益于出色的材料性質,這些產品已經成為不可或缺的機械零部件材料和高規格電氣絕緣材料。此外,聚酰胺可使用添加劑盒填充材料進行改性,因此蘊藏著巨大的創新潛力。
十三 胎面花紋(Elastollan?) |
對于半透明的亮藍色胎面花紋,使用了Elastollan?材料。盡管熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)材料在胎面花紋應用處于試驗階段,但已經表現出了令人深刻的耐磨和耐割性能,而且能防止裂口繼續增大。
令人深刻的耐磨和耐割性能可以讓輪胎無論是在瀝青路面還是砂石路面,都可以應付自如。此外,該材料在高低溫下仍然可以保持良好的彈性,而且滾動阻力極小。
圖 Elastollan?熱塑性聚氨酯應用于亮藍色胎面花紋
因此,對概念1865電動自行車而言,Elastollan?熱塑性聚氨酯極為重要。這種用途廣泛的材料被大量用于輪胎、座椅、車叉、剎車軟管、光波導管和貼花等部位。聚氨酯的特點之一還在于可以根據應用要求調節塑料硬度。
十四 把套(Elastoform?) |
Elastoform?軟質自結皮泡沫用途廣泛。它具有輕質有彈性的泡沫芯和致密堅韌的表皮。其觸感特別舒適,機械性質和耐磨性也非常出色。此外,表面可通過模具形成裝飾圖案。Elastoform?主要用于生產扶手、治療臺、方向盤套和換擋桿把手等。
十五 剎車軟管(Elastollan? Hose) |
剎車軟管必須耐磨、耐剎車液腐蝕同時保持彈性。Elastollan? 材料在壓力下的破例行為非常出色,具有極其優異的耐磨性,并且可劇烈彎折的特性使得其制作成軟管,性能突出。
圖 Elastollan? Hose應用于剎車軟管
十六 結構泡沫(Krrdyn?和Elastolit?D) |
自行車在行駛途中車叉難免會遇到劇烈的沖撞。作為兩條叉腿的交匯處,叉肩要承受較大的應力。在碳纖維增強的車叉中引入結構泡沫,即可通過整個結構分散力,并且可以吸收震動。這里就采用了聚氨酯組合料Elastolit?和Krrdyn?材料。
圖 Elastolit?D應用于結構泡沫
十七 叉芯(Krrdyn?) |
這種結構泡沫(板狀或塊狀)需要能夠承受連續的靜態和動態荷載。對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的Krrdyn?擠出結構泡沫不僅擁有優異的強度、還有卓越的機械性質、高溫穩定性和耐化學腐蝕性,可兼容多種不同的加工技術等,在復合芯材應用于優勢突出。
圖 Krrdyn?應用于叉芯
十八 變速器線(Elastollan?) |
久經考驗的Elastollan?線纜封套可為電線和控制線纜提供最高標準的保護。它們彈性極佳,可抵擋石屑、水、臭氧和低溫的侵襲,非常適合各種戶外應用。其硬度也可隨意調整,而這正是DING3000設計師夢寐以求的材料。
圖 變速器線覽
十九 坐墊(Elastoflex?W) |
為了提高車座的緩沖性能,選擇了Elastoflex?W坐墊泡沫。這種柔軟的成型泡沫常在家具和汽車行業被用于生產座椅、扶手和靠背。作為一種分區泡沫,它只需要一道工序即可在不同的軟硬度,而插入的內存材料也可以直接發泡。該系統良好的流動性為設計師提供了廣闊的設計空間,也可以實現內芯直接發泡。
圖 Elastoflex?W坐墊泡沫
二十 基體系統 |
車架和車叉單元(包括把立和把橫)的出色強度來自于增強連續纖維的碳纖維織物。巴斯夫為這些復合材料提供了兩種不同的基體聚合物——環氧樹脂和聚酰胺組合料。這些高強度輕質材料采用樹脂傳遞注塑(RTM)工藝生產。首先,把碳纖維織物放入加熱的模具中,在低粘度活性樹脂體系完成注塑和所有纖維充分浸潤之后,聚合過程開始。反應結束后,部件可立刻脫模。
二十一 電池絕緣(Neopolen?P) |
作為一種外殼絕緣材料,多功能的Neopolen?P(膨脹聚丙烯泡沫)可保護集成電池不受沖擊、震動和溫度變化影響。即使遭受反復撞擊,這種材料也可保持優異的吸能性能,此外它還具有質量輕、回彈性好、溫度穩定性出色等優點。
圖 Neopolen?P應用于外殼絕緣材料
二十二 貼花(Elastollan?) |
印花和壓花采用Elastollan?熱塑性聚氨酯,主要是源于聚氨酯具有良好的彈性和耐沖擊性,對于表面保護有非常好的效果。此外,Elastollan?還具有優異的耐水解性和抗菌性。
圖 Elastollan?熱塑性聚氨酯應用于貼花
而在概念1865電動自行車上,這種耐切割、耐撕裂的材料發揮了同樣的作用:它被用于保護碳纖維增強材料免遭劃傷或被石屑割傷;甚至連車架背后的印花圖案也使用了這種高透明度、不黃變的薄膜來提供保護。
二十三 車架(Baxxodur?) |
巴斯夫Baxxodur?品牌為纖維增強復合材料的高效生產提供了多種環氧樹脂體系。車架的碳纖維織物被嵌入到基體中。Baxxodur?的獨特之處在于它能夠快速、充分地浸潤玻璃纖維和碳纖維,從而確保復合材料的優異質量和零部件的機械強度。最重要的是,隨著可操作時間的延長和部件固化時間的縮短,生產流程變得更易調節。
圖 Baxxodur?品牌材料應用于車架
二十四 前叉(包括把立和把橫) |
前叉單元由前叉、把立和把橫組成,是由碳纖維布浸入到Elastolit?R聚氨酯基體中制造而成。由于采用了改良的內脫模劑,巴斯夫非發泡型PU反應性樹脂體系更容易脫模,且加工窗口非常寬。其反應活性可根據客戶的需求進行定制,以兼容各種傳統纖維類型和尺寸。這些纖維增強部件對連續荷載具有優異的耐受性和損傷容限。
圖 Elastolit?R聚氨酯基體+碳纖維應用于前叉
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