8 minute read
Trendovi pri razvoju panela električnih automobila
S razvojem električnih vozila otvaraju se nove mogućnosti pri oblikovanju prednjih dijelova automobila. Do sada su motori s unutrašnjim izgaranjem na prednjem dijelu automobila zahtijevali otvore za prozračivanje. Kako kod električnih automobila ti otvori za prozračivanje nisu potrebni, konstruktori imaju otvorene mogućnosti pri oblikovanju prednjih panela. Oblici panela postaju sve više nekonvencionalni i drski. Paneli nisu više samo funkcionalni dijelovi automobila, već definiraju prije svega oblik automobila te njegovu prepoznatljivost, a istodobno dobivaju nove funkcionalnosti. S novim mogućnostima oblikovanja, novim funkcionalnostima i zahtjevima za autonomnom vožnjom, i kompleksnost panela se povisuje, stoga se pri izradi zahtijeva primjena nekonvencionalnih materijala i tehnologija.
U članku će biti predstavljeni trendovi pri oblikovanju prednjih panela za električna vozila danas i u budućnosti, primjer osvijetljenog prednjeg panela, razvijenog u tvrtki HSS, te tehnološki izazovi s kojima se susrećemo pri razvoju i izradi prednjih panela za električne automobile.
1 Uvod
S dolaskom električnih vozila konstruktori su dobili nove mogućnosti oblikovanja prednjeg dijela automobila. Odsutnost konvencionalnih motora i dolazak autonomnih vozila zahtijeva razvoj više funkcionalnih panela. Paralelno s dolaskom automobila odvija se intenzivan razvoj vozila, koja omogućuju različite stupnjeve autonomne vožnje. Jedan od ključnih sastavnih dijelova autonomnih i električnih vozila postaje prednji panel, koji konstruktorima omogućuje ostvariti unikatne oblike panela. Istodobno, zahtjeve održivim oblikovanjem proizvoda konstruktore i proizvođače automobila ograničavaju pri oblikovanju i izradu panela te zahtijevaju izbor održivih materijala. S ciljem održavanja konkurentnosti i održivog razvoja sa smanjivanjem emisija CO2 na području oblikovanja prednjih dijelova automobila dolazi do velikih promjena.
Na slici 1 je prikazan broj modela potpuno električnih automobila, koji kao izvor energije primjenjuju baterije (BEV). Broj modela BEV vozila se posljednjih godina naglo povećava, a istodobno se iz godine u godinu broj proizvođača koji u svom portfelju imaju BEV vozila povećava.
Pored BEV vozila, naglo se povećava broj priključnih (plug-in) hibrida (PHEV), kod kojih je dizajn panela ograničen zbog zahtjeva za otvorima za prozračivanje u maski/panelu automobila. Pored BEV i PHEV, na tržište dolaze i automobili s pogonom na vodik (FCEV). Na slici 2 vidimo, da će ukupni broj modela vozila s različitim izvedbama električnih pogona u Europi do 2025. godine doseći brojku od 350 [1].
2 Trendovi pri razvoju prednjih panela
S razvojem električnih vozila, na tržištu se pojavljuje sve više različitih izvedbi panela. Prvi električni modeli vozila su bili opremljeni sa zatvorenim panelima s bez otvora za prozračivanje i samo u nekoliko primjera s dodatnim funkcijama. Danas se na tržištu pojavljuju paneli s integriranim svjetlosnim funkcijama, senzorima, kamerama i radarskim sustavima, s bili su već predstavljeni i koncepti panela s hologramima. Nove trendove pri oblikovanju prednjih panela slijede i tehnologije, jer novi zahtjevi konstruktora zahtijevaju inovativni pristup pri izradi panela.
BMW iX (slika 3) je jedan od prvih serijskih automobila s pametnim panelom, koji omogućuje ugradnju senzora, kamera i radarskih sustava za dekorativnu vanjsku površinu panela i izrađen je na nekonvencionalan način [2].
Za izradu panela su bile primijenjene nove tehnologije lakiranja u kalupu (IMC), vakuumskog naparivanja, koje je transparentno za radarske valove, laserskog graviranja i tehnologija oprešavanja grijaće folije [3]. Vanjska površina ima svojstvo samopopravljivosti, koje pri manjim ogrebotinama omogućuje da one pri zagrijavanju panela na temperature više od 50 °C nestaju.
U nadolazećim godinama kompleksnost panela će rasti, a naglasak će biti na povećanom broju funkcija panela, prilagođavanju panela željama pojedinaca i prepoznatljivosti marke. Pored dekorativnih zahtjeva, u panele će biti ugrađeno više naprednih funkcija. Tvrtka Plastic – Omnium je u suradnji s tvrtkom Hella razvila prototip pametnog panela s integriranim radarom, lidarom, zaslonom za prikaz stanja vozila, komunikacijskim paketom koji omogućuje komunikacije s okolinom i integriranim amblemom (slika 4). Panel je integriran u čitav prednji dio automobila [4].
Proizvođač Audi je predstavio koncept urbanog automobila za velegradove, koji je oblikovan kao dnevna soba na kotačima ili mobilni ured. Automobil će ponuditi potpuno unikatnu unutrašnjost i vanjštinu automobila. U sklopu prednjeg panela je ugrađena svjetlosna oprema, koja će pored uobičajenih funkcija omogućavati i posebne dinamičke svjetlosne efekte. Oni će ovisiti o okolini, situaciji u prometu ili raspoloženju putnika u automobilu (slika 5). [5]
Novi koncept prednjeg panela prikazanog na slici 6 smo razvili i u tvrtki HSS.
Multifunkcionalni koncept osvijetljenog panela za električne automobile je razvijen tako, da omogućuje modularnu gradnju i individualnost. Panel omogućuje ugradnju različitih svjetlosnih funkcija, radara, različitih senzora, kamere za pomoć pri autonomnoj vožnji i funkcije Lidar. Konstrukcija vanjske površine omogućuje brzu promjenu dizajna, individualizaciju i integraciju dodatnih funkcija (slika 7).
Na tržištu se pojavljuju i prvi koncepti panela s hologramskim zaslonima. Tvrtka VW je još 2018. godine predstavila prvi koncept pametnog panela sa zaslonom, koji projicira slike i ikone. One omogućuju interaktivnu komunikaciju između automobila i pješaka (slika 8).
Trendovi oblikovanja prednjih dijelova automobila budućnosti pokazuju, da prednji panel postaje jedan od ključnih dijelova automobila i istodobno zaštitni znak pojedinog modela automobila.
3 Primjer proizvoda
U razvoj i proizvodnju prednjih panela automobila aktivno je uključena i naša tvrtka. U suradnji s proizvođačem Škoda smo razvili prednji osvijetljeni panel ''Crystal Face'' za model Enyaq (slika 9). Izvor svjetlosti predstavlja 131 LED-ica, a osnovni optički element predstavlja debelostjena optika.
Na području tehnologije smo se zbog dizajna panela i zahtjeva kupca za uskim geometrijskim tolerancijama, homogenosti svjetlosti i usklađenosti boje svjetlosti s glavnim svjetlima susretali s većim brojem izazova.
Proizvod ima ugrađen debelostjeni optički element u obliku riblje kosti duljine više od 1000 mm. Jedan od zahtjeva za njegov dizajn je bio omjer između najmanje i najveće debljine 1 : 3, a minimalna debljina elementa je bila dva puta veća, od uobičajene debljine unutrašnjih leća. A to je s aspekta izbora materijala, tehnološkog postupka i koncepta alata zahtijevalo i novi pristup.
Zbog zahtjeva za homogenošću i usklađenošću boje s bojom svjetlosti farova poseban je izazov predstavljao i izbor materijala optičkog elementa i LED izvora.
Dodatni zahtjev za optičkim elementima s minimalnim radijusima na funkcionalnim optičkim površinama, dubina pojedinih optičkih elemenata i udaljenost između pojedinih optičkih elemenata je zahtijevala prilagodbu koncepta alata s aspekta sustava hlađenja i izvedbe uljevnog sustava.
Kod uljevnog sustava su se zbog dekorativnih i funkcionalnih zahtjeva proizvoda pojavila dodatna ograničenja. S partnerskom suradnjom alatničara, odjela konstrukcije i tehnologije u HSS te kupca, koncept prototipnog alata se pokazao optimalnim i za potrebe serijskog alata nije bilo potrebno mijenjati ga. Dodatan izazov je predstavljala industrijalizacija, jer se industrijalizacija prototipova provela u Sloveniji, a industrijalizacija serijskog proizvoda u matičnoj tvrtki u Njemačkoj, što je zahtijevalo intenzivnu suradnju timova obje sestrinske tvrtke.
4 Zaključak
Brzi razvoj električnih i autonomnih vozila donosi nove izazove. Dodatni zahtjevi za digitalizacijom, održivim razvojem i razvoju namjenskih vozila od dobavljača zahtijevaju neprekidnu edukaciju i usvajanje novih znanja, koja im omogućuju razvoj i izradu sve kompleksnijih proizvoda. Sve veći naglasak je i na individualnom dizajnu, koji omogućuje prilagodbu sastavnih dijelova individualnim željama kupaca ili harmonizaciju dijelova s karoserijom automobila. Razvojni dobavljači postaju jednakovrijedni razvojni partneri proizvođačima automobila i samo s pomoću inovativnosti te suradnje dobavljača s kupcem je moguć razvoj kvalitetnih proizvoda te zadržavanje konkurentnosti na tržištu.
Partnerska suradnja svih uključenih u proces razvoja, industrijalizacije i proizvodnje komponenata, rano uključivanje svih dobavljača u proces razvoja proizvoda, usmjerenost ka zajedničkom cilju te uvođenje novih tehnoloških postupaka u proces izrade komponenata postali su uvjet za preživljavanje svih sudionika na globalnom tržištu.
Izvori:
[1] 2019_07_TE_electric_cars_report_final.pdf (2022, 28, april) Pridobljeno na: https://www.transportenvironment.org/wp-content/uploads/2021/07/2019_07_TE_electric_cars_report_final.pdf
[2] BMW grille gets smart to take home SPE award Plastics News (2022, 28, april) Pridobljeno na https://www.plasticsnews.com/news/bmw-grille-gets-smart-take-home-spe-sward?msclkid=7e68224dcf1411eca 90f0b6c9e52374c
[3] BMW setzt Beschichtungsanlagen von Oerlikon Balzers ein (2022, 28, april) Pridobljeno na https://www.kunststoff-magazin.de/ formenbaubmw-setzt-beschichtungsanlagen-von-oerlikon-balzers-ein.htm
[4] Plastic Omnium: Let's shape the future of mobility (2021, 23. april). Pridobljeno na: https://www.plasticomnium.com/wp-content/uploads/2021/01/ plastic-omnium-annual-report-2019-en.pdf
[5] Audi's Urbansphere Concept for Megacities - DVN (drivingvisionnews.com) (2022, 28, april) Pridobljeno na https://www.drivingvisionnews.com/news /2022/04/26 /audis-urbansphere-concept-for-megacities/
[6] Panel technology: HELLA develops new design concepts for the vehicle front end (2022, 28, april) Pridobljeno na: https://www.hella.com/soe/en/News/Panel-technology-HELLA-develops-new-design-concepts-for-the-vehicle-front-end-5022/
[7] Volkswagen previews interactive holographic headlights for future cars (2022, 28, april) Pridobljeno na: https://www.autonomousvehicleinternational.com/news/adas/volkswagen -previews-interactive-holographic-headlights-for-future-cars.html
[8] HELLA sets the scene for the Skoda Enyaq iV with an illuminated radiator grille (2022, 28, april), Pridobljeno na: https://www.hella.com/ soe/en/News/HELLA-sets-the-scene-for-the-Skoda-Enyaq-iV-with-an-illuminated-radiator-grille-5149/?msclkid=43ab28dacf2311ecbed3e361c7f9bd
