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多维度解析汽车轻量化 三条路为车子减重

来源:peek板材供应商-恒鑫实业    作者:PEEK板材加工
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如今,新车发布,“轻量化”成为绝对的焦点!产品介绍中总少不了“采用了轻量化的车身技术”、“整车减重10%”之类的描述。要达致轻量化,除了优化结构与工艺设计之外,大多围绕在材料选取之上。

一般塑料的比重在0.9-1.6,玻纤增强复合材料的比重在2.0以内,而A3钢为7.6,黄铜为8.4,铝为2.7。因此,虽然在强度上不如碳纤维、金属材料,但是从比重上来说,塑料的轻量化效果最好,可谓汽车轻量化的首选材料。使用塑料可以减轻零部件约40%的重量,汽车的动力、舒适性及安全性却得以提升。未来其创新应用有可能颠覆传统汽车。

三条路子让车子减重

新修订的《乘用车燃料消耗量限值》国家强制性标准,将于2016年1月1日起执行,每年将设置油耗达标值,直至到2020乘用车平均油耗降至5.0升/100公里。愈趋严格的油耗法规,促使所有汽车制造企业不遗余力地开发汽车轻量化技术。

汽车轻量化并不是单纯的减重,需要同时兼顾产品功能、成本及质量等要素。就“以塑代钢”而言,主要有三个途径:优化材料质量;模块化与集成化;结构优化设计。

材料高性能最关键

国外汽车品牌现在已经大规模使用高性能工程塑料和塑料复合材料。未来汽车的车门、车顶、座椅部件、轮毂以及汽车周边结构件,甚至车身都有可能改用工程塑料。采用纤维增强复合塑料材料制作的车身与钢制车身相比,可降重35%;如果采用碳纤增强复合材料,则可降重60%以上。

蜂窝夹层结构已广泛应用于汽车内饰,包括后备箱地板、车顶内衬和后窗台板。新款奔驰smart fortwo在蜂窝夹层结构顶篷中使用了巴斯夫ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料,其顶篷模块由蜂窝夹层和玻璃纤维衬垫组成,比普通顶篷减轻30%左右,但依然保持较好的强度和抗弯刚度。

而朗盛子公司Bond-Laminates推出的一种基于聚丙烯的连续纤维增强复合材料Tepex dynalite,在轻量化汽车生产中也蕴含着重大机遇,尤其是在有高强度需求的大型组件中,比如:后备箱底板、电动车增程器外壳和座椅组件等。

模块化生产已成趋势

在模块化、集成化方面,塑料有非常明显的优势。目前很多部件及系统,如侧门系统、仪表台系统、发动机系统等已经实现模块化生产。全塑框架、局部金属嵌件增强的集成化模块前端结构能够实现30%的减重效果,并可大大减少零件的数量,提升装配效率。据悉,宝马、奔驰、通用、雷诺、标志等众多欧美企业已经成熟应用前端模块、门模块技术。

结构优化设计不可忽略

结构优化设计也是轻量化的重要途径,在满足工艺要求的前提下进行结构形状和尺寸设计。例如保险杠的薄壁化开发,常规的设计为3.0MM壁厚,采用普通的PP滑石粉材料,单件重量4-5kg。据吉利汽车研究院总工程师熊飞介绍,吉利采用2.5mm壁厚设计,高刚性PP材料,单件减重10%-15%。同时,他指出,要实现轻量化不能局限于材料,只有车厂的材料部门参与到整车设计中,才能有效地推动新材料、新工艺的应用。换言之,性能与设计是汽车的根本,材料要为围绕这两点来开发,在此基础上实现轻量化,进而获得更好的燃油效率以及整车的性能属性。

责任编辑:Kris

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