如果汽车在高速冲击碰撞过程的冲击能量能被其他载体有效吸收掉,将可大幅度减少碰撞的冲击力度,减少汽车和人员的损伤。汽车吸能盒是汽车保险杠系统中重要的吸能装置,它安装在横梁与车架纵梁之间。在汽车发生碰撞事故时,吸能盒可以溃缩变形吸收冲击能量,起到减震缓冲作用,从而保护车内乘客的人身安全、保护车身上的系统零件、降低车主的维修成本,因此吸能盒是汽车车身上极其重要的装置。
针对当前吸能盒市场痛点问题,广西大学材料科学与工程专业223班温帅帅同学组建团队进行实验,项目团队于2023年5月在国内首次实现工业化大尺寸大批量生产金属基复合泡沫,并成功制得吸能盒产品,并于2024年1月首创一体化压铸成型技术,开发出新型汽车吸能盒产品。团队依托广西大学特色金属材料与组合结构全寿命安全省部共建国家重点实验室、有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室、广西有色金属及特色材料加工重点实验室的技术优势,大胆创新,团队开发出了具有超高吸能能力的吸能盒产品,单盒的吸能能力最高可达18万焦耳,是普通吸能盒产品的15倍以上。所开发的吸能盒使用的核心材料是自行研发的具有超高吸能能力的金属基复合泡沫材料。大幅度提升了吸能盒的吸能能力,可有效降低汽车高速碰撞时的冲击能量,对减少汽车碰撞事故损失具有重大意义。
“绿希翼能”团队成员探讨实验结果。
与传统泡沫金属不同,团队的金属基复合泡沫材料是采用金属与高硬陶瓷空心微珠通过先进工艺技术复合而形成的多孔金属泡沫材料,包括铝基复合泡沫、镁基复合泡沫、锌基复合泡沫和铜基复合泡沫等。由于陶瓷壳的硬脆作用,除了对金属基体起到较好的增强作用外,也具有很好的脆裂吸收能量作用,大幅度提高了材料的吸能减震缓冲能力。为了满足工业化大规模生产要求,团队依托三大核心技术完成工艺流程,包括百道循流渗透铸造技术、一体化压铸成型技术及协同吸能技术,与其他工艺相比,制造的金属复合泡沫材料的性能更加稳定可靠,工艺设备更加简单,液态金属可以循环使用,大大降低了金属损失,减少了成本,制造周期大大缩短。
团队申请并获受理项目核心专利3项,团队申请专利8项;学生团队已发表相关论文9篇,指导老师课题组已发表相关SCI论文30余篇;此外,在项目取得一定成果后,团队积极与社会资源互动,前往广西柳州市东风柳州汽车公司、广西玉柴铸造有限公司等企业进行深度调研学习,配合企业研发优化吸能盒设计,成功将重力渗透制备方法首次应用于泡沫金属制备中,并用多管道同时浇筑技术解决了传统制备泡沫金属效率低、能耗大、成本高等痛点问题。
“绿希翼能”团队前往东风柳汽集团调研。
在项目推进的过程中,团队合作完成了对于核心技术的研发,具有自主知识产权。团队创新能力得到极大提高,并在各自细分的研究领域能够主持或参与大学生创新创业训练;此外,在与企业定期的培训中,深入了解了生产和服务的技术要求和流程,对于企业管理和运营有了更加深刻的认识,不仅理论学习与生产实践技能得到极大的提高,解决问题的能力和思维也得以进一步提升,为我国汽车行业的安全保驾护航。(图/杨筱)