La consommation de carburant est influencée par la masse structurelle
Dans les équipements de transport, le carburant est consommé non seulement pour déplacer les marchandises ou les passagers, mais également pour accélérer la structure du véhicule elle-même.
Les carrosseries de camions, les intérieurs d'autobus, les modules de wagons et les cabines marines contiennent des panneaux de plancher, des parois latérales, des panneaux de plafond, des capots d'équipement et des systèmes de séparation. Ces composants sont souvent fabriqués à partir de contreplaqué, de tôle d'acier, de plaque d'aluminium ou de stratifié solide en fibre de verre.
Lorsque la masse de ces composants augmente, le système de propulsion doit générer une force supplémentaire lors de l’accélération. L’effet est plus visible dans les véhicules qui démarrent et s’arrêtent de manière répétée, tels que les bus urbains, les systèmes ferroviaires urbains, les camions de livraison et les ferries à passagers.
Les panneaux en nid d'abeille éliminent les matériaux des régions à faible-contrainte
Un panneau nid d'abeille est un panneau sandwich composé de :
- Feuille de visage
- Noyau en nid d'abeille
- Feuille de visage
Lors du pliage, les tôles extérieures supportent des charges de traction et de compression. Le noyau transfère les charges de cisaillement entre les peaux et maintient la distance de séparation entre elles.
La région centrale d'un panneau solide contribue moins à la résistance à la flexion que les surfaces extérieures. La construction en nid d'abeille supprime le matériau de cette région à faible-contrainte et le remplace par des cellules creuses.
Au lieu d'utiliser un panneau solide de 20 à 30 mm d'épaisseur, les fabricants peuvent maintenir l'épaisseur du panneau tout en réduisant le volume de matériau à l'intérieur de la structure.
La réduction de poids se produit dans les assemblages-de grande surface
Les plus grandes opportunités de réduction de poids se trouvent généralement dans les composants couvrant de grandes surfaces.
Systèmes de plancher
Les planchers des véhicules s'étendent souvent sur toute la largeur et la longueur de l'habitacle ou de l'espace de chargement.
Remplacer des sols en contreplaqué ou en composite massif par des panneaux en nid d'abeilles permet d'enlever de la matière sur plusieurs mètres carrés de surface. La réduction de poids cumulée devient significative car la structure du plancher occupe un pourcentage important du volume intérieur.
Panneaux muraux
Les parois latérales et les cloisons intérieures séparent principalement les espaces plutôt que de transporter les charges principales du véhicule.
Les panneaux en nid d'abeille permettent aux fabricants de conserver l'épaisseur des parois tout en réduisant la masse des assemblages non-porteurs-.
Modules de plafond
Les panneaux de plafond supportent les systèmes d'éclairage, les conduits de ventilation, les faisceaux de câbles et les panneaux d'accès.
L'utilisation de panneaux en nid d'abeille réduit le poids suspendu qui doit être supporté par les supports et les systèmes de fixation.
La masse inférieure du véhicule réduit la demande d'énergie pendant l'accélération
L'accélération du véhicule suit la deuxième loi de Newton :
Force=Masse × Accélération
Lorsque les exigences d'accélération restent inchangées, la réduction de la masse structurelle diminue la force requise du moteur ou du système de propulsion.
Pour les véhicules soumis à des cycles d'accélération répétés, la réduction se produit des milliers de fois tout au long de la durée de vie du véhicule.
Les exemples typiques incluent :
- Bus urbains s'arrêtant tous les quelques centaines de mètres
- Rames de métro entrant et sortant des stations
- Véhicules de livraison opérant sur les itinéraires urbains
- Ferries effectuant des opérations d'accostage programmées
Dans ces conditions de fonctionnement, la réduction du poids structurel réduit directement l’énergie nécessaire pour atteindre la vitesse de fonctionnement.
Les panneaux en nid d'abeille sont intégrés différemment des panneaux solides
Les panneaux en nid d'abeille ne peuvent pas toujours utiliser les mêmes méthodes de fixation que le contreplaqué ou les stratifiés solides.
Étant donné que le noyau contient des cellules creuses, les charges concentrées autour des boulons et des vis doivent être transférées à travers des zones renforcées.
Les fabricants intègrent généralement des panneaux en nid d'abeille en utilisant :
- Collage structurel
- Inserts intégrés
- Profilés de chant en aluminium
- Zones de montage renforcées
Avant l'assemblage, les cellules exposées autour des découpes et des bords des panneaux sont généralement scellées pour empêcher la pénétration d'humidité et la contamination.
Les modes de défaillance doivent être pris en compte lors de la conception
La réduction de poids à elle seule ne suffit pas pour les applications de transport.
Les ingénieurs évaluent généralement plusieurs modes de défaillance potentiels avant de sélectionner une configuration de carte en nid d'abeille :
- Écrasement du noyau sous des charges concentrées
- Flambement de la peau sous compression
- Délaminage de la peau-au-noyau
- Extraction de fixation-
- Pénétration de l'eau à travers les bords non scellés
La densité du noyau, la taille des cellules, l'épaisseur de la feuille de face-et la méthode de renforcement sélectionnées sont déterminées par le cas de charge attendu et l'environnement d'exploitation.
Par exemple, le plancher d'un bus supportant le trafic de passagers nécessite un renforcement différent de celui d'un panneau de plafond supportant des luminaires.
Sélection d'un panneau en nid d'abeille pour les systèmes de transport
La sélection du conseil d'administration est généralement basée sur :
- Portée du panneau
- Charge de conception
- Épaisseur du noyau
- Matériau de base
- Matériau de la feuille-de face
- Exigences de performance au feu
- Conditions d'exposition à l'humidité
Les âmes en nid d'abeille en polypropylène sont souvent sélectionnées pour les intérieurs de transport exposés à l'humidité car la structure thermoplastique n'absorbe pas l'eau. Des âmes en nid d'abeille en aluminium peuvent être spécifiées
lorsqu'une résistance à la compression plus élevée est requise autour de charges localisées.
La configuration finale dépend de la manière dont le panneau transfère les charges vers la structure environnante du véhicule.
Solutions de panneaux en nid d'abeille HolyCore
HolyCore fabrique des matériaux à âme en nid d'abeille utilisés dans les panneaux sandwich pour les structures de transport et industrielles.
L'âme en nid d'abeille fonctionne comme une couche de transfert de cisaillement-au sein du panneau. Selon les exigences de conception, l'âme peut être combinée avec des peaux en fibre de verre, des feuilles thermoplastiques, des parements en aluminium ou d'autres matériaux de panneaux.
En remplaçant les régions à noyau solide par des structures cellulaires techniques, les fabricants peuvent réduire la masse des panneaux dans les planchers, les cloisons, les plafonds, les enceintes d'équipement et les assemblages intérieurs des véhicules tout en conservant l'épaisseur requise pour l'intégration structurelle.
