andreas Minatti，商业发展负责人，博德尔夫兰德勒博士，诺伯特博士，诺伯特博士，在Datwyler的业务开发和合作之博士，仔细研究如何安全，可持续和更聪明的流动性未来汽车组件的演变。
随着汽车行业的不断发展，世界道路上车辆的智慧也是如此。从那些操作内燃机（ICE）到混合动力和全电替代品，例如先进的驾驶员辅助系统 - 例如自停车或在交通中遵循其他车辆的能力，例如 - 需要新的和更复杂的组件。为新兴汽车系统开发新解决方案的灵活性至关重要，因此车辆制造商与部件供应商合作的方式也在发展。
在任何级别，这些系统都需要高度的传感器功能，无论是采用摄像机，雷达，闪光灯还是激光器的形式，以及这些部件如何固定，容纳和密封是一种重要的元素，以确保其最佳性能。鉴于这些技术的角色，这是非常重要的，因为这些技术的角色，它们的可靠性直接连接到他们嵌入其中的车辆的安全性，最终是全球道路使用公众的安全性。要在数字方面进入透视，传感器技术支持具有完全自主驾驶的最终目标的先进驾驶辅助系统，预计将为2030年的价值约为60亿美元，其中一辆车辆在这方面的道路上依靠这条技术同年。
在这里，我们将突出三个改进移动部件的方法的示例，涵盖了先进功能的集成，仿真所关注的仿真的优点，以及控制电子电路板中的振动阻尼的积分。我们还将仔细研究模拟过程以及智能密封解决方案如何在可持续性所关注的情况下发挥积极作用。
先进的自动驾驶汽车技术需要组件创新和功能集成
考虑到测量（传感）和调节（控制）电子和技术在未来所谓汽车中的广泛应用，此类应用的密封部件不仅必须满足经典的密封功能，还必须满足各种附加要求和需求。人机交互和机对机交互要求我们在未来交付的产品中实现根本性的改变，需要考虑许多因素。
在自动驾驶领域，包括：
•功能整合
•小型化
•多部件的材料组合
•结合不同物理特性的新材料
•多组件制造工艺
要突出如何集成这些额外要求，请考虑控制电子设备的外壳作为示例。这种壳体通常使用热塑性材料制造，其形成稳定的壳，以保护敏感内部免受环境影响。为了永久地满足该功能，该材料必须具有足够高的抗冲击性和尺寸稳定性，特别是对任何发生的介质的高耐热性和优异的抗性 - 如喷水，盐水，润滑脂，矿物油，燃料和燃料清洁剂。
根据应用领域的不同，其他要求也可能发挥作用，例如良好的导热性、屏蔽电磁场的高导电性或轻质建筑应用的低比重。由于此类外壳通常是较大部件的一部分，因此它们必须具有集成连接点，以便安装在周围组件中。二次成型金属衬套是将壳体安装在发动机舱较大部件上的一个很好的解决方案，例如，它们形成稳定的连接点，用于将壳体固定到发动机舱较大部件上，防止壳体局部塑性变形，并确保发生的装配力均匀地传递到壳体中。
外壳的另一个关键部件是弹性密封件，其功能远远超出了传统密封件。弹性体形成了复杂的三维柔性和弹性结构，通常以液态硅橡胶（LSR）为基础，覆盖了控制电子设备外壳的整个内部。密封件或密封材料的弹性结构除了保证外壳底座与外壳之间的静态密封和保护内部外，还通过缓冲元件将电子元件保持在适当的位置。这可以抑制破坏性的机械振动，显著改善有源电子元件对环境的散热。
使用新应用的材料特性的早期模拟来最小化开发成本
弹性体材料最重要的应用，特别是在密封方面，是基于其超弹性力学性能。对于电子元件或传感器的外壳，弹性体的弹性可确保在长时间和宽温度范围内保持密封压力，在涉及设计公差补偿时提供必要的灵活性，从而节省生产成本。在许多现代应用中，例如在自动驾驶中，通过不同物理材料特性的组合来集成功能是至关重要的。除了弹性之外，这些弹性体材料还必须提供进一步的物理性能：
•超弹性
•灵活性
•粘弹性
•机械阻尼特性
•定义频带（或波长范围）中的光学透明度
•导电性
•热导率
•介电或磁性。
这种性能的组合可以通过特殊合成的新的聚合物材料来实现，以满足特定的要求。然而，此类材料的开发非常耗时且昂贵，需要专业知识和合成设备，并且产生的性能可能仍然非常有限。
通过将特殊填料掺入基弹性体中，通常可以以更有效和成功的方式实现所需的另外的材料特性 - 一种众所周知的弹性体制造商的方法。取决于填料的类型，其粒度分布，颗粒形状和颗粒浓度，可以根据客户需求量身定制所需的材料性能，同时简化往往的劳动密集型过程。
仿真可以支持具有新颖性质的这种材料的发展，并提供了计算和预测填料在聚合物基质中的影响的绝佳机会。这加速了这种多相或分级材料的发展。基于现有材料或用于新材料的想法，创建了一种材料结构的模型。基于该所谓的代表性体积元素（RVE）和组分（基质和填充物）的内在性质，可以使用有限元分析来计算所需的性质，例如导热率或弹性行为。因此，可以在早期阶段优化新材料的组合物，随后的实验室工作可以显着降低。
确保控制电子电路板的振动阻尼
另外，对于特定应用，弹性体的粘弹性材料特性起到重要作用，特别是阻尼性能。可能希望材料的某些阻尼性能以防止在驾驶期间和在共振条件下振动过多的组分。这种应用的示例是将阻尼元件集成到电子电路的印刷电路板中。在下面的示例中，电路板是几何结构，以在特定应用的整体设计中提供必要的灵活性。集成的LSR结构支持必要的灵活性，同时具有阻尼功能，以防止在共振的情况下通过扩展振荡引起的损坏。感测和/或控制电子器件安装在壳体内，并且为了可靠地实现其功能，必须将其机械地从壳体和因此车辆振动进行机械地分离。
在产品开发过程的早期考虑模拟以创建最佳的解决方案
下一代移动应用程序的新组件和部件的开发可能是一个昂贵且经常耗时的过程。在这里，为了消除对多个原型、相关测试和分析的需要，与具有内部仿真领域专业知识的专业组件供应商合作可以大大加快进入市场的速度，同时减少开发阶段和以后的资本支出。
如果我们研究模拟过程本身以及它如何促进新零件及其组件的开发，最终的目标是设计、可视化和优化虚拟概念，然后支持其转换为真实的产品和过程。通过将提供几何图形的CAD工具与创建特定零件虚拟模型的仿真工具相结合，可以在零件存在之前准确地计算其功能。
在CAD之后，作为建模阶段的一部分，我们必须为组件的不同部分指定特定的材料特性。因此，有必要进行一系列试验，然后对必要的材料进行建模。这是一个重要的先决条件，通常只能通过专业组件制造商提供。
对于许多应用和产品，经验丰富的供应商使用他们自己的定制材料，这样客户就无法从外部来源获得详细的材料信息。因此，供应商需要内部团队有良好的装备，并有能力承担所有的测试和数学模型的材料模拟。反过来，这些团队也可以为他们的客户提供测试和建模服务，这为整个流程提供的支持增加了一个额外的层。
转向零件的功能和设计，基于有限元方法的结构 - 机械计算使得密封元件的特性和其性能和设计的优化能够进行微调，从而允许从初始选秀中快速进展到a说服设计建议。考虑许多东西和影响因素 - 从给定的安装空间开始，所施加的负载的影响，例如位移，压力或温度，以及要使用的材料的性质。考虑到所有设计公差，最重要的是确保经常-40°C（-40°F）至+150°C（302°F）的温度范围内的功能和密封完整性。
也有必要仔细观察材料在生产过程中的行为，这里强烈建议进行流动模拟。从模具填充到优化热塑性塑料和弹性体成型过程中使用的工具都可以被分析，有效地模拟整个制造过程，包括使用的工具的热管理和细节，如模具上的温度分布，以确保质量的一致性。
对于客户来说，在与供应商的共同工程伙伴关系中进行产品开发的优势是显而易见的，特别是在密封应用方面。密封通常是设计中最后考虑的一个元素，由于这个元素在这么晚的时间内执行可能产生的问题是多种多样的，通常需要一个对设计来说不是最优的解决方案。所有这些尺寸问题在开发阶段可以很容易地解决，并具有相应的设计自由度，但在系统的一些组件或重要部分的设计已经冻结后的后期阶段就很难解决了。通过让供应商参与进来，并在开发过程的早期使用他们的特定知识，就有可能从一开始就优化设计，以确保全局最优，而不是局部最优。
在未来的移动解决方案中嵌入可持续性
电动汽车（EV）的一个主要关注点是对环境产生积极的影响，在这里，部件开发所涉及的过程可以帮助实现这些目标。可持续性从材料开始，然后可以随着组件开发过程的进展而继续发展。通过优化上面概述的过程和他们打算生产的设计，开发团队在某些情况下可以实际减少提供最佳性能所需的材料量。
从设计的角度来看，专门从事密封组件的工程师一直在寻找将生物基材料纳入密封组件的方法，并应该有能力自行开发材料，从零开始，以满足客户的特殊要求。理想情况下，它们还应该有内部的合规专家，这些专家与材料专家合作，消除关键物质，并识别那些可能在注册、评估、授权和限制化学品(REACH)等要求下过时的物质。如果他们看到一种材料在未来可能至关重要，他们就不会把它用于材料的开发。正确的供应商应该是你的合作伙伴，以保持领先的曲线-设计以满足未来的法律要求，以及那些现有的。
智能密封解决方案也可能具有环境可持续性所关注的积极影响。弹性体内的传感器有源层可以检测力，触摸甚至泄漏，并且在某些情况下可以检测密封表面上的介质存在，从而在预测性维护方面的能力较高。这是电池组内的非常理想的能力，例如，任何形式的泄漏都可以导致功能降低甚至过热。
当集成到密封解决方案中时，芯片和传感器等电子元件也可以检测温度和压力等元素。如果我们再次以电池组为例，监测热条件是一个关键因素，因为最佳功能只能在特定的温度窗口内实现。监控部件状态的能力，不仅针对驾驶员，还针对整个系统，允许在实际需要时安排服务或维护，而不是通过最佳猜测来确定间隔。
最终，未来的汽车将与我们今天如此熟悉的冰车明显不同。也许在表面上，消费者仍然会看到从A到B行驶的手段，但在表面下面正在发生变化世界，因为技术进一步发展到完全自治车辆。制造商及其供应商共同努力的方式必须改变，并且通过专注于共同工程的方法，这些未来的愿景将更快地实现比以往任何时候都更有效地实现。
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