近日，由德聯(lián)邦巴登-符騰堡州的科學、研究和藝術(shù)部以及SIMUTENCE公司資助的輕量化科研項目“VirtualSMC”正式開展。該項目旨在通過簡化的仿真方法，為片狀模塑料（SMC）開發(fā)出一種適用于工業(yè)化應用的數(shù)字化工藝流程模型。該項目由德國卡爾斯魯厄理工學院（簡稱KIT）的車輛系統(tǒng)技術(shù)研究所（簡稱FAST）主導，ACTC通過提供一款SMC電池包的設(shè)計，支持此項目的開發(fā)、驗證和最終的成品展示。該項目已于2020年3月開始，為期一年半。

片狀模塑料（SMC）是一種纖維增強的熱固性材料，與常規(guī)的復合材料相比，其可定制化的材料體系和制造工藝極大地提高了纖維增強復合材料工業(yè)級應用的潛力，這種趨勢在新能源電動汽車（BEV）的電池包上尤其明顯。SMC設(shè)計自由度很高，材料成本較低，種種優(yōu)勢已經(jīng)體現(xiàn)在各類研究機構(gòu)及廠家的多種輕量化解決方案中。

為了充分利用SMC輕量化解決方案的潛力，采用合適的仿真設(shè)計和優(yōu)化方法是必不可少的。與此同時，制造過程會顯著影響產(chǎn)品中纖維取向等結(jié)構(gòu)，進而影響產(chǎn)品的性能。因此，有效的仿真設(shè)計還需要一個對實際制造過程的數(shù)字化映射系統(tǒng)（digital twin），也需要一個虛擬的工藝過程鏈，這可以為后續(xù)的進一步仿真方法，如翹曲變形仿真、結(jié)構(gòu)仿真等保留制造過程對于產(chǎn)品性能的影響。不過，之前的學術(shù)模型過于復雜，導致無法生成有效的材料卡片用于工業(yè)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)仿真當中。而且，他們還沒有足夠成熟的技術(shù)來清晰描繪不同的工藝制造過程來滿足最小精度和最大數(shù)值效率的要求。

VirtualSMC項目將彌補以上諸多局限，通過簡化的仿真方法，為SMC輕量化解決方案建立高效的工藝流程仿真設(shè)計，推動SMC材料的大規(guī)模工業(yè)化應用。

Virtual Process Chain

圖片來源：KIT-FAST

作為該項目演示部件的電池包，由ACTC研發(fā)團隊自主研發(fā)并使用SMC模壓 & PCM混合成型工藝試制而成，950 x 570 x 280 mm的尺寸條件下重量不到5KG。產(chǎn)品通過復雜和精密的模具設(shè)計實現(xiàn)了SMC模壓和PCM模壓混合成型，并內(nèi)嵌了金屬件，無需額外膠結(jié)金屬件，提升了連接部位的強度。這種新型的工藝為新的產(chǎn)品設(shè)計提供了思路，也將在“VirtualSMC”項目中，為高效數(shù)字化仿真設(shè)計的驗證提供支撐。

BEV SMC電池包

圖片來源：ACTC

ACTC(Advanced Composite Technology Center)由HRC投資的國內(nèi)首個致力于輕量化未來應用的先進復合材料技術(shù)中心，德國弗勞恩霍夫化學技術(shù)研究院(Fraunhofer ICT)為其提供全面技術(shù)支持。