2011年9月,在法兰克福举行的国际车展(IAA)上,smart和BASF公司联合展出了世界首创的新车型:smart公司的新概念车梦幻 "smart forvision",这是世界上首个采用热塑性塑料车轮的汽车.但是,该车型不只是概念车,已为进行大规模生产对该车型进行了性能测试.
Smart全塑车轮比标准铝车轮轻30%.塑料车轮仅重6kg,由BASF公司的新型特种聚酰胺Ultramid Structure制造.采用该车轮将车辆的重量大幅减轻了2kg.整套车轮由两部分组成:实际支撑组件以及轮罩(轮罩也由BASF Ultramid制造).两组件都具有支撑功能,在行驶条件下可以承载高负荷.轮罩可以漆成车辆所采用的各种颜色.
BASF公司负责车轮开发的Heiko Hess解释说:"热固性塑料车轮已用于赛车,也已进行了小批量生产.但是,与可以注塑成型的热塑性塑料车轮相比,它们制造工艺复杂,成本高,因而不适合大批量生产."
Ultramid Structure是巴斯夫第一款长纤维增强 (LF) 聚酰胺产品,该材料首次在K 2010塑料展上推出.这种材料在研发之初即以替代金属为目标,实现了性能上的显著提升.当高度优化的短纤维增强产品遇到瓶颈时,长纤维聚酰胺提供了新的机遇.
采用长纤维增强塑料制成的零部件可通过常规注塑成型工艺形成三维玻璃纤维结构,使制成品在高温和低温下都具有卓越的物理性能.得益于这种结构,长纤维增强塑料的翘曲,蠕变和能量吸收行为已经接近金属,同时保持塑料的传统优点.
与近年来众多Ultramid部件一样,设计这种高强度Ultramid车轮时采用了BASF公司的通用仿真工具ULTRASIM.针对这种新型聚酰胺,巴斯夫对ULTRASIM也进行了相应改进,使其能够模拟长玻璃纤维增强零部件的行为.最终实验结果与模拟结果相符.据巴斯夫公司介绍,达到这样完善程度的零部件设计辅助服务目前在长纤维聚酰胺领域仍属空白.
利用ULTRASIM软件,利用拓扑优化方法直接在计算机上预测并优化塑料车轮上加强筋的形状和位置,不需要对设计进行折衷处理.在设计早期阶段就确定了车轮的形式,只需对实际生产件进行较小的改动.因此,与Daimler公司车轮专家密切合作,在很短的时间内就开发了这种与安全高度相关的部件,而以前只能使用金属制造.在smart和BASF公司,车轮进行了大量负载试验.
塑料车轮通过多种钢铁/铝合金车轮标准测试,诸如:疲劳测试,车轮双轴测试,冲击测试和径向跳动测试等,以确定其量产潜力.在测试中,车轮经受了弯道高速行驶,紧急制动,凹坑行驶,路沿颠簸等恶劣条件的考验.