L’industria automobilistica mondiale sta spingendo verso obiettivi di massa più severi per soddisfare le sempre più stringenti normative sulle emissioni e la richiesta da parte del cliente di estese gamme di veicoli da alte prestazioni. Ford ha scelto di avviare il ciclo di sviluppo scegliendo un componente di sospensione più leggera in fibra di carbonio. Questa parte composita di recente sviluppo si è dimostrata appropriata per un veicolo con segmento C ad alte prestazioni. Un equilibrio delicato e perfetto ottenuto tra il materiale e la selezione del processo ha portato ad una riduzione dei tempi produzione a soli 5 minuti. Questo risultato è paragonabile, o nella maggior parte dei casi, supera i tempi di elaborazione delle tecnologie di produzione precedenti.
Un importante traguardo eseguito grazie alla sinergia tra Ford Motor Company, Gestamp, WMG, the University of Warwick e GRM Consulting. Il progetto, durato 2 anni, intitolato Composite Lightweight Automobile Suspension System (CLASS) ha visto l’evolversi della tecnologia dei materiali compositi sia all’interno del mondo accademico che nell’industria aerospaziale per raggiungere le principali pratiche di ingegneria automobilistica e compensare l’aumento di peso inerente ai veicoli elettrici e autonomi. La complessità del comportamento dei materiali compositi rimane ancora una sfida da superare per l’industria automobilistica nel suo complesso. Sebbene una grande quantità di ricerche sia stata dedicata alla comprensione dei materiali compositi sia nell’industria che nel mondo accademico, l’arte della predizione del comportamento del materiale composito è ancora agli inizi.
Inoltre, durante lo sviluppo del progetto, il design della componente composita si è evoluto a un design multi-materiale, sfidando i team di produzione e ottimizzazione. Le indagini iniziali basate su vari articoli indicavano che l’idea di un nodo leggero composito poteva essere realizzata da un singolo materiale Sheet Moulding Compound (SMC). Tuttavia, una lunga tempistica ingegneristica ha portato il team di progettazione verso un sistema multi-materiale; dove strati di prepreg davano le necessarie proprietà meccaniche planari e lo stampaggio su SMC permetteva i complicati dettagli geometrici e l’irrigidimento fuori piano. L’approccio di combinare il prepreg uni e bi-assiale con SMC ha suggerito che il componente composito potesse raggiungere gli obiettivi di resistenza meccanica, rigidità e deformazione. Altre sfide progettuali hanno comportato l’introduzione di ulteriori innovazioni, pur restando all’interno del design, senza influire sulla produzione. Il progetto è stato finalizzato solo dopo il completamento di una simulazione estesa e di un lavoro sperimentale. Ciò ha ottimizzato e perfezionato il design per soddisfare la durabilità degli OEM e gli obiettivi NVH. Il risparmio di peso finale raggiunto dal progetto è pari ad almeno il 30% con un potenziale potenzialmente eccezionale del 50%, con pari funzionalità.
Presso il Ford Research and Innovation Centre di Dearborn negli Stati Uniti è stato sviluppato il processo di produzione di stampaggio a compressione in grado di produrre in serie questo snodo di sospensione dalla forma complessa e ad alta resistenza. Questa esperienza ha aiutato il progetto a ottimizzare i parametri di processo in modo da ottenere le massime prestazioni meccaniche e la precisione geometrica.
