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汽車輕量化——車用塑料的顛覆之旅
  瀏覽次數(shù)：7381  發(fā)布時間：2015年11月20日 16:41:44
[導(dǎo)讀] 如今此虑，新車發(fā)布甚纲，“輕量化”成為絕對的焦點！產(chǎn)品介紹中總少不了“采用了輕量化的車身技術(shù)”朦前、“整車減重10%”之類的描述介杆。要達致輕量化，除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計之外韭寸，大多圍繞在材料選取之上春哨。

      如今，新車發(fā)布恩伺，“輕量化”成為絕對的焦點赴背！產(chǎn)品介紹中總少不了“采用了輕量化的車身技術(shù)”、“整車減重10%”之類的描述晶渠。要達致輕量化凰荚，除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計之外，大多圍繞在材料選取之上乱陡。

      一般塑料的比重在0.9-1.6浇揩，玻纖增強復(fù)合材料的比重在2.0以內(nèi)，而A3鋼為7.6憨颠，黃銅為8.4胳徽，鋁為2.7。因此爽彤，雖然在強度上不如碳纖維养盗、金屬材料，但是從比重上來說适篙，塑料的輕量化效果最好往核，可謂汽車輕量化的首選材料。使用塑料可以減輕零部件約40%的重量嚷节，汽車的動力聂儒、舒適性及安全性卻得以提升虎锚。未來其創(chuàng)新應(yīng)用有可能顛覆傳統(tǒng)汽車。




      三條路子讓車子減重

      新修訂的《乘用車燃料消耗量限值》國家強制性標準，將于2016年1月1日起執(zhí)行奇昙，每年將設(shè)置油耗達標值护侮，直至到2020乘用車平均油耗降至5.0升/100公里。愈趨嚴格的油耗法規(guī)储耐，促使所有汽車制造企業(yè)不遺余力地開發(fā)汽車輕量化技術(shù)羊初。

      汽車輕量化并不是單純的減重，需要同時兼顧產(chǎn)品功能什湘、成本及質(zhì)量等要素凳忙。就 “以塑代鋼”而言，主要有三個途徑：優(yōu)化材料質(zhì)量禽炬；模塊化與集成化；結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計勤家。


2016國際橡塑展將設(shè)有復(fù)合及特種材料專區(qū)腹尖，為汽車業(yè)人士提供多元化復(fù)合材料的應(yīng)用方案。


      材料高性能最關(guān)鍵

      國外汽車品牌現(xiàn)在已經(jīng)大規(guī)模使用高性能工程塑料和塑料復(fù)合材料伐脖。未來汽車的車門热幔、車頂、座椅部件讼庇、輪轂以及汽車周邊結(jié)構(gòu)件绎巨，甚至車身都有可能改用工程塑料。采用纖維增強復(fù)合塑料材料制作的車身與鋼制車身相比蠕啄，可降重35%场勤；如果采用碳纖增強復(fù)合材料，則可降重60%以上歼跟。

      蜂窩夾層結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾和媳，包括后備箱地板、車頂內(nèi)襯和后窗臺板哈街。新款奔馳smart fortwo在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)頂篷中使用了巴斯夫Elastoflex E聚氨酯泡沫塑料留瞳，其頂篷模塊由蜂窩夾層和玻璃纖維襯墊組成，比普通頂篷減輕30%左右骚秦，但依然保持較好的強度和抗彎剛度她倘。

      而朗盛子公司Bond-Laminates推出的一種基于聚丙烯的連續(xù)纖維增強復(fù)合材料Tepex dynalite璧微，在輕量化汽車生產(chǎn)中也蘊含著重大機遇，尤其是在有高強度需求的大型組件中硬梁，比如：后備箱底板前硫、電動車增程器外殼和座椅組件等。

       模塊化生產(chǎn)已成趨勢

      在模塊化靶溜、集成化方面开瞭，塑料有非常明顯的優(yōu)勢。目前很多部件及系統(tǒng)罩息，如側(cè)門系統(tǒng)嗤详、儀表臺系統(tǒng)、發(fā)動機系統(tǒng)等已經(jīng)實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)瓷炮。全塑框架葱色、局部金屬嵌件增強的集成化模塊前端結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)30%的減重效果，并可大大減少零件的數(shù)量娘香，提升裝配效率苍狰。據(jù)悉，寶馬烘绽、奔馳淋昭、通用、雷諾安接、標志等眾多歐美企業(yè)已經(jīng)成熟應(yīng)用前端模塊翔忽、門模塊技術(shù)
。

       結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計不可忽略

      結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計也是輕量化的重要途徑盏檐，在滿足工藝要求的前提下進行結(jié)構(gòu)形狀和尺寸設(shè)計歇式。例如保險杠的薄壁化開發(fā)，常規(guī)的設(shè)計為3.0MM壁厚胡野，采用普通的PP滑石粉材料材失，單件重量4-5kg。據(jù)吉利汽車研究院總工程師熊飛介紹硫豆，吉利采用2.5mm壁厚設(shè)計龙巨，高剛性PP材料，單件減重10%-15%熊响。同時恭应，他指出，要實現(xiàn)輕量化不能局限于材料耘眨，只有車廠的材料部門參與到整車設(shè)計中昼榛，才能有效地推動新材料、新工藝的應(yīng)用。換言之胆屿，性能與設(shè)計是汽車的根本奥喻，材料要為圍繞這兩點來開發(fā)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)輕量化非迹，進而獲得更好的燃油效率以及整車的性能屬性环鲤。

      創(chuàng)新工藝來護航

      長玻纖增強復(fù)合材料、碳纖維增強復(fù)合材料憎兽，以及改性的低密度冷离、微發(fā)泡、薄壁化塑料材料等是目前車用材料研究的熱點纯命。這些材料的開發(fā)和應(yīng)用離不開創(chuàng)新工藝的支持西剥。

      長纖維注塑，就是輕量化結(jié)構(gòu)件的一種創(chuàng)新工藝亿汞。Arbug（阿博格）開發(fā)的長纖維直接注塑瞭空，通過伺服電機驅(qū)動的送料裝置將纖維直接送入熔化的塑料，能夠?qū)⑦B續(xù)的纖維切成15-50mm的長度疗我，兩級螺桿確保熔化塑料顆粒的同時送入纖維咆畏，保證均勻地混合，真正達到增加強度的目的吴裤。以汽車氣囊外殼的長纖維直接注塑為例旧找，使用16mm玻纖直接注塑，50%的玻纖長度都可以大于2mm麦牺，大大優(yōu)于長纖維粒料的注塑钦讳。



汽車輕量化并不是單純的減重，需要同時兼顧產(chǎn)品功能枕面、成本及質(zhì)量等要素，從優(yōu)化材料質(zhì)量缚去；模塊化與集成化潮秘；結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等三個主要途徑作考量。

      英格斯模具制造（中國）有限公司在CHINAPLAS 2015展會上曾經(jīng)展出其全新FLEXflow伺服驅(qū)動閥澆口系統(tǒng)易结，尤其適用于汽車類大型塑件枕荞、高質(zhì)光學件、高性能工程材料搞动、窄工藝窗口的注塑應(yīng)用躏精。在節(jié)約成本方面，可減小鎖模力約20%鹦肿，減輕塑件重量高達5%矗烛。

      MuCell微發(fā)泡注塑成型技術(shù)在汽車制造中的使用日趨普及。有媒體報道箩溃，路虎計劃到2017年在所有車型上都采用MuCell技術(shù)瞭吃。微孔發(fā)泡是指以熱塑性材料為基體碌嘀，通過特殊的加工工藝，使制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔歪架。MuCell工藝在減輕重量方面尤其具有優(yōu)勢股冗，能夠在基本保證制件結(jié)構(gòu)強度的前提下，重量減少可達10%和蚪；循環(huán)周期減少50%止状，平均成本降低16%-20%。早在2000年攒霹，在與MIT合作的基礎(chǔ)上怯疤，Trexel公司首先利用這種技術(shù)實現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用。包括Arbug剔蹋、Demag旅薄、Engel、Husky泣崩、Dupont等在內(nèi)的許多世界知名設(shè)備和原料廠商都購買了這種技術(shù)的專利使用權(quán)少梁。為達到輕量化目標，未來MuCell仍將是業(yè)界競相應(yīng)用的技術(shù)矫付。

      匯聚世界尖端塑料技術(shù)的CHINAPLAS 2016國際橡塑展凯沪，將于2016年4月25-28日在上海新國際博覽中心（浦東）盛大舉行，展場面積逾24萬平方米买优，云集世界各地超過3,200多家展商及多個國家展團妨马。目前，已預(yù)訂展位的知名參展商包括巴斯夫杀赢、Birla Carbon烘跺、塞拉尼斯、爸蓿克森美孚滤淳、科萊恩、三井化學砌左、帝斯曼脖咐、LG化學、贏創(chuàng)汇歹、苯領(lǐng)屁擅、寶理、SK綜合化學产弹、蘇威派歌、帝人、巨石集團、住友硝皂、東麗常挚、德馬格、恩格爾稽物、方力奄毡、哈希斯、哈斯高贝或、英格斯吼过、馬斯特模具、寧波雙馬咪奖、諾信盗忱、圣萬提、伊之密羊赵、柳道趟佃、云天化、朗力等等昧捷。

      展會預(yù)計將有超過來自150個國家/地區(qū)逾140,000名專業(yè)觀眾蒞臨展會洽談業(yè)務(wù)與采購闲昭。歷屆吸引了許多國際知名的整車及汽配企業(yè)參與盛會，當中包括比亞迪靡挥、東風日產(chǎn)序矩、一汽大眾、福士跋破、北汽簸淀、通用汽車、三菱汽車毒返、上海汽車租幕、四維尓丸井、鄭州宇通拧簸、延峰汽車劲绪、納威司達、海德世拉索狡恬、昭和汽車零部件、晝田汽車部件等等蝎宇。即將迎來“30歲”黃金年齡的這一展會弟劲，必將呈現(xiàn)出生機勃勃的盛景，迎接更加輝煌的未來姥芥。