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機械社區

標題: 創新技術助推汽車塑化進程 [打印本頁]

作者: 寂靜天花板 時間: 2015-8-8 18:59
標題: 創新技術助推汽車塑化進程
在汽車制造業中，節能環保一直是研發人員解決的主要問題之一。當下，用“綠色制造”重構產業發展模式，用低碳理念重塑生活模式為一種趨勢，尤其被國內外汽車制造商所推崇。塑料及其復合材料是最重要的汽車輕質材料，這些材料不僅在推進輕量化進程中擔當重要角色，同時還可以提供較高的設計自由度，幫助OEM 實現產品的差異化。那么整車及部件生產企業面對多樣化的輕量化材料，該如何確保安全的基礎上選擇及應用呢?
作為塑料行業走勢和發展的風向標，CHINAPLAS 2015 國際橡塑展匯集了全球業內材料和加工技術方面的頂尖解決方案。來自39 個國家的3,275 名參展商在為期四天的展會上為到場的近13萬觀眾呈現了一場橡塑行業的饕餮盛宴，展出產品涵蓋創新材料、塑料加工設備及自動化解決方案等，幫助汽車制造商解決他們面臨的能源、成本、效率等諸多挑戰。

減重是汽車實現節能減排的最直接、最有效措施之一。在此次橡塑展上，用于實現車輛減重的創新材料和應用鱗比節次，比如巴斯夫聯合上海汽車集團股份有限公司及上海延鋒江森座椅有限公司展示的下一代輕量級概念車座椅。該座椅由三方聯合突破全塑料汽車座椅靠背骨架及坐盆技術，為上汽最新推出車型的前排座椅而設計開發，并搭載上汽IGS 概念車于2015 年上海車展首次亮相。
在這款輕量化座椅中，基于連續纖維增強塑料的巴斯夫Ultracom™熱塑性復合材料體系被用于代替金屬，其重量與傳統座椅相比減輕達20%，輕薄設計更為第二排乘客增加2.5 厘米的膝部空間。在提高駕乘舒適性、減輕重量（從而降低油耗）的同時，巴斯夫Ultracom ™還提供了優異的強度、剛度和韌度，滿足了嚴格的法規要求。
據了解，包膠成型材料Ultramid®是Ultracom ™體系的重要組成部分，這種聚酰胺具有優異的抗刮傷性和出色的表面質量，使座椅結構得以暴露在外，成為一個獨特的設計元素。注塑成型工藝使靠背骨架獲得了極大的設計自由度，讓椅背的形狀更加舒適，并為個性化的座椅和內飾空間打造提供了更多可能。此外，靠背使用的Ultramid®材料的揮發性有機物排放極低。

此外，塑料因具備質輕、防銹、吸振、設計自由度大等優點，其應用范圍正在由內飾件向外飾件、車身和結構件擴展。比如此次展會上盛禧奧展出的全新 ENLITETM 材料就是一款專門為汽車結構件應用而開發的玻璃纖維增強樹脂。
在對韌性、尺寸穩定性和耐熱性能有較高要求的應用領域中，ENLITETM 結構件聚合物系列可以用來取代鋼和鋁材部件，尤其適用于半結構件的應用。據盛禧奧公司稱，在保持極佳高抗沖擊性能、耐久性和優秀的尺寸穩定性的同時，ENLITETM PP-LGF 提供了價格合理的減重解決方案。
此外，據了解，盛禧奧正利用ENLITETM 技術開發其他玻璃纖維增強樹脂配方，如ABS-LGF 和其他改性合金等。這些玻璃纖維解決方案能夠在高溫（85℃）下提供更佳的尺寸穩定性和韌性，能替代過度設計的聚酰胺（PA）應用。
全球最大的PA66 樹脂生產商之一奧升德公司此次在展會上推出了全新的增強級產品，具有更卓越的熱老化和耐化學性，同時在減重方面更出色。該公司汽車業務全球業務總監 Philip Jeszke 表示：“汽車減重有兩個方法，一是直接把金屬換成塑料的。隨著計算機的發展，我們可以通過實驗和計算機模擬分析，得出材料是否適合替代金屬零件。二是用更輕更好的塑料零件替代原來的塑料零件。開發性能更好的材料來減少零件的重量或壁厚。”

該公司此次推出的全新PA66 牌號性能比傳統材料更好，通過模擬分析結構，可以把壁厚降低，減少3% 的重量，但穩定性更高。除了直接通過以塑代鋼的方式達到輕量化的目的，汽車零部件制造商還會通過創新制造技術來進一步減輕塑料零部件的重量。比如，微發泡技術通過對于氣體的控制來制作發泡零件，通過此技術可減少材料消耗、縮短成型周期、降低產品密度，在減輕重量之同時，機械強度卻不會受到影響。

汽車發動機機艙是一個非常嚴苛的環境，首當其沖的就是其異常狹小的空間布局。近年來，越來越多的汽車廠家開始使用渦輪增壓器，因此發動機艙內的溫度變得越來越高，甚至可以高達260℃。持續上漲的溫度給材料帶來了前所未有的考驗，汽車制造商也在尋求耐高溫的材料解決方案。在此次展會上，帝斯曼展出的基于Diablo 技術的耐高溫聚酰胺材料就是一款針對發動機機艙高溫應用的創新材料。
據了解，汽車零部件制造商法國哈金森公司選用了這款耐高溫聚酰胺材料生產汽車消音器，并安裝于通用汽車歐洲和北美D2XX 車型的渦輪增壓器出口側。渦輪增壓器出口端的管路時常處于超高溫的環境下，即使在這種嚴酷的環境中，Stanyl Diablo PA46 材料依然表現出卓越的機械性能和耐爆破性能，能滿足汽車生產商對消音器應用的嚴格要求。

2014 年，帝斯曼推出了新一代Diablo 耐高溫聚酰胺產品。其中，Stanyl Diablo HDT2700能承受高達230℃的連續使用溫度，而Akulon Diablo HDT2500 能耐受220℃的連續使用溫度。以熱變形溫度（HDT）衡量，兩者的短期耐高溫的峰值都有所提高。Stanyl Diablo 的HDT 上升至267℃，而Akulon Diablo 的HDT 也增加至245℃。長期耐熱老化性和更高的HDT 都證明了這些材料相比目前市場上的同類材料具有更強大的競爭優勢。
這些材料的一個共有關鍵特征是其對EGR（廢氣再循環）系統中的化學品和氣體的耐受性更強。它們具有出色的加工性能，更易于焊接，最終生產出的零部件表面光潔，并具有能耐受高爆破壓力的熔接線強度。
屹立（蘇州）工程塑料科技有限公司在此次展會上推出的Polynil P240 LHSV 也是一款優異的耐高溫聚酰胺材料。據該公司介紹，這款材料比普通的PA 66 材料具備更多的性能優勢，是一款專為工程領域設計的材料。它有著優異的耐高低溫性，卓越的耐磨擦、磨耗性和低的耐蠕變性。一個典型的應用就是發動機的鏈條張緊器。同時，它也被廣泛地應用到有耐磨、耐熱要求的工程部件中，用來替換金屬部件。
◆低VOC
高度重視降低碳足跡早已成為汽車制造業的共識，日前《汽車有害物質和可回收利用率管理要求》已經制定完成的消息，促使產業“綠色”發展基調得到進一步的強化。該要求提出，汽車生產企業作為污染控制的責任主體，應積極開展生態設計，采用合理的結構和功能設計，選擇無毒無害或低毒低害的綠色環保材料和易于拆解、利用的部件，應用資源利用率高、環境污染小、易于回收利用的綠色制造技術。無疑，《要求》出臺后，汽車生產企業將對零部件企業和汽車材料供應商在環保材料使用、綠色制造技術方面提出更高的要求。
采用綠色環保、低VOC 排放的材料也同樣有利于提升車內空氣質量，這直接關系到車內人員的健康。知名化工企業博祿一直致力于打造健康的車內環境，通過創新材料降低汽車塑料零部件的VOC 含量和氣味。在此次展會上，博祿展出的Daplen ™系列解決方案（EF261AIC、EF267AIC 和EG265HPC）已經針對車內部件進行了設計和測試，可以滿足最高的行業標準，并符合中國對乘用車空氣質量要求的國家標準。
此外，以“車內北歐般潔凈的空氣”著稱的沃爾沃對汽車內飾的生產材料提出了近乎苛刻的要求。其國產車型VOLVO S60L 以及XC60 采用上海錦湖日麗的塑可凈®作為內飾塑料，該產品已被第三方權威機構評為化學物質散發最低的汽車內飾塑料，TVOC 含量小于10μgC/g，比傳統內飾塑料散發降低60% 以上。塑可凈也在本屆橡塑展上亮相。
提升車內空氣質量，除了通過采用低散發環保內飾材料這種途徑外，還可以選擇高光澤和消光配方的免噴涂塑料，如免噴涂的ABS、PC/ABC、PA/ABS、PA/ASA 跟PC/ASA 等材料，從而有效降低二甲苯等苯系物的污染。除此以外，還可采用膜內注塑工藝，取代油漆噴涂，或者采用整體性結構件替代多個小型部件，以減少膠粘劑用量，從而降低車內甲醛和乙醛污染。比如，寶理塑料公司在此次橡塑展展出的樹脂異材接合技術AKI-LockTM 可以適用于任何材料，幫助降低膠粘劑的使用。
據介紹，AKI-LockTM 是對一次成型產品的接合部進行激光處理后，再次進行二次成型的雙重成型技術。如果使用此技術，以前無法接合的樹脂的接合，或者一種樹脂與另外一種樹脂之間的接合都可以實現。該技術使用玻璃纖維強化材料作為一次成型材料，通過激光處理使玻璃纖維露出來。因為二次成型材料與玻璃纖維之間有錨固效應，兩者會很牢固地接合起來，并實現很高的密封性。除了減少膠粘劑的使用外，利用AKI-LockTM 技術還可以幫助減少零件數量，也可以降低成本，還可以提高質量。

在汽車行業中，巨大的成本壓力讓制造商不斷提高生產效率和能源效率。在此次橡塑展上，WINTEC 現場采用t-win 生產汽車內門板的展示來體現了如何通過創新技術滿足汽車制造商的這些需求。在鎖模力為8500kN 的t-win 8500-7000 上，汽車的左右車門板都是由美孚的聚丙烯原料（PP7555KNE2）注塑成型—— 同時在一個雙型腔模具中。注塑量為733 克。周期時間為28 秒。

隨著中國勞力成本的不斷上升，汽車制造商必須在工資成本不斷上升的情況下不斷提高生產效率。在這個過程中，靈活的設計方案變得越發重要。與此同時，針對汽車工業對注塑機鎖模力要求的不斷提高，克勞斯瑪菲通過此次橡塑展為其MX 系列注塑機增添了兩款鎖模力規格，分別為MX 2700 和MX 3200。
克勞斯瑪菲集團中國公司首席執行官Christian Blatt 在談到這兩款機器時表示： “MX 系列對于各種應用的匹配能力特別適應該要求，并且為越來越多的客戶使用。”
MX 系列的特色是克勞斯瑪菲研發的液壓機械式雙板合模單元。它代表了牢固的結構、快速生產和少保養運行。力流優化的滑座與導向拉桿配合，確保精確平行的合模運動和持久的模具保護。MX 系列的其他優勢包括出色的熔體品質以及恒定注射重量。總之，即便是在嚴苛的連續運行情況下，MX 系列也可在實現產量高的同時確保質量穩定。

“中國制造2025”正在加快推進實施，智能制造時代即將到來。對于塑料加工業，中國塑料加工工業協會理事長錢桂敬指出，數字化、網絡化、智能化，是未來五年的重要任務，要以此來引領創新發展。因勢而動，與自動化密不可分的智能化技術在本屆橡塑展同樣獲得前所未有的重視。

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