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降本、降噪、减重……终于找到SMC 这波汽车应用方案

2019-08-28 08:55:17来源:CPRJ中国塑料橡胶 阅读量:12812

  【塑料机械网 科技创新】 随着汽车轻量化、节能化、高端化的发展趋势,汽车制造商除了进行设计、工艺方面的创新,采用新型材料也是顺应合汽车未来发展趋势的重中之重。
 
  当中,复合材料由于具有结构可设计性、轻量化、高性能及成本优势等,成为当前及未来汽车应用的热门之选,常用的有碳纤维、玻璃钢等。
 
  有数据显示,汽车整车减重1%,就可减少油耗0.7%,因此,汽车轻量化是实现节能减排的主要方法之一,而使用SMC复合材料替换车身的钢铝部件则是轻量化的一大趋势。
 
  另外,复合材料具有特殊的振动阻尼特性,可减振和降低噪声、抗疲劳性能好,损伤后易修理,便于整体成形,可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。
 
  双壁结构复合型发动机罩:改善NVH与轻量化
 
  全球复合材料汽车零部件领先供应商—帝人旗下的美国五洲结构塑料北京幸运28(Continental Structural Plastics,以下简称CSP)日前宣布为福特汽车公司(Ford)提供业内首款用于2020款福特Explorer的复合双壁(Dual Wall Dash)发动机防护罩。
 
  这种SMC复合模塑材料防护罩能够显著降低车厢内动力传动系统的NVH——噪音(Noise)、振动(Vibration)、声振粗糙度(Harshness)。
 
  “Dual Wall Dashboard”保护发动机后部的同时,还能覆盖发动机舱两侧的支撑塔架,在发动机舱与前舱壁之间形成高密封空间。
 
  由此,可以让发动机舱内产生的噪声消散从而大幅提升NVH,并在实现该功能的同时,仅靠4个GF-SMC成型材料就完成了以往钢材料难以成型的既薄又复杂的形状,可以收入发动机舱内有限的狭小空间。
 
  并且,实现了12磅(约5.5kg)的轻量化,还具备发动机舱内电气零部件的热防护功能。
 
  由于它是由复合材料制成,因此还具备可模塑性及设计灵活度,以支持复杂的下罩包装环境。
 
  复合双壁发动机防护罩优点:
 
  降低发动机噪音;声音在传达到主仪表板前就被消散,达到改善声学效果;适配发动机装配和维修保养问题
 
  CSP业务开发总监Bryan Ludwig解释道:
 
  “由于复合材料具有以上特性,以及提供设计灵活性,令其成为许多下罩应用的绝佳选择。我们的玻纤复合材料是一种热固性材料,它实际上比金属具备更佳的热性能,并且体积可以模造得足够轻薄,以适应发动机舱内的狭小空间。”
 
  CSP首席执行官Steve Rooney补充道:“我们一直在研究途径,致力于通过使用我们的复合材料来协助客户应对设计和工程挑战。由于复合材料具有优异的减震性能,能够为福特驾驶室打造极佳的安静环境,从而提升了Explorer和Aviator车主的驾驶体验。”
 
  帝人从材料选定到零部件设计加强整体提案能力,确立全球稳定的供应体制,同时为了应对2020年以后环保限制严格化而推进车身轻量化,不断扩充使用材料并展开与其他厂家的协作等,力争作为多材料零部件供应厂家提高解决方案的提案能力。
 
  帝人瞄准中国SMC市场
 
  帝人株式会社已在中国成立合资公司赛史品威奥(CSP-Victall),该公司是由帝人旗下公司— 美国五洲结构塑料北京幸运28(CSP)和青岛威奥轨道股份北京幸运28共同组建的合资公司,专注于中国汽车轻量化解决方案、新能源汽车电池壳体解决方案。
 
  赛史品威奥已向汽车零部件供应商提供可用于车身外饰件制作的玻纤-片状成型材料(GF-SMC)复合材料。
 
  CSP-Victall公司认为中国的新能源汽车用电池壳体以及皮卡车相关零部件具有较强的增长的潜力。
 
  新工厂主要生产电池壳体以及皮卡、车体外板等与新能源汽车相关的产品。
 
  推出国内首款复合材料皮卡后斗
 
  早前,赛史品威奥(唐山)结构复合材料北京幸运28(以下简称赛史品威奥)宣布,国内首创SMC复合材料皮卡后斗已成功应用于江铃(JMC)皮卡域虎3 SMC加强货箱车型和域虎5 SMC加强货箱车型。
 
  此次与江铃汽车合作开发生产的SMC皮卡后斗,全面解决了传统钣金材料重量大、易腐蚀和投资高的问题。
 
  项目也借鉴了母公司美国五洲结构塑料北京幸运28(CSP)在北美为同类产品开发的成功经验。此创新项目采用SMC片状模压复合材料,整个皮卡后斗经一体模压成型,大大降低了产品制造周期及工装模具数量。
 
  江铃汽车车身技术总监丁志勇表示:
 
  “在材料工程方面,每辆汽车的减重都是一项重大成就,此次域虎新型SMC皮卡后斗相比于钣金实现了减重30%,这个减重成果远高于国内同类钣金后斗。江铃一直寻求新型材料应用的革新,相信此次与赛史品威奥合作推出国内首款复合材料后斗,更能够让我们的皮卡用户切实地感受到SMC后斗所带来的性能提升。”
 
  为生产专利配方的SMC片材,赛史品威奥使用全自动生产线,精确控制高强度树脂和玻璃纤维等不同原材料的配比。
 
  生产出的SMC片材自动裁切后送入模具中,经由全球领先的4300吨压机进行真空模压冷却成型。这种先进的制造工艺可以充分满足主机厂对零部件作业的高效率、高质量要求。
 
  SMC后斗相比钣金材质,有重量轻、耐腐蚀和抗冲击的显著优势,大大提高了恶劣条件及高腐蚀性工况的用户体验。经过包括工具箱冲击、油桶跌落和砖石冲击的试验后显示,SMC后斗不会像钣金材质一样留下较大凹痕。
 
  赛史品威奥总经理宋长江称:“此次与江铃汽车的SMC后斗标杆项目合作,将会产生良好的市场示范效应。SMC复合材料后斗与传统钣金相比,成型更方便、设计自由度大、综合经济效益更明显等突出优点,将会成为国内汽车轻量化的首选材料而受到更多主机厂的青睐。”
 
  MC后斗以其在成本及抗冲击等方面表现出的独特优势,赢得了北美市场的广泛认可。
 
  CSP公司负责开发的丰田Tacoma和本田Ridgeline等皮卡后斗已投入市场多年。赛史品威奥将结合其中经验更好地服务国内市场。
 
  该公司相信未来会有更多的主机厂将采用新型复合材料后斗,以满足消费者日益增长的对皮卡多样化和消费升级的需求。
 
  SMC材料应用于汽车行业七大优势
 
  SMC即片状模压料(Sheet Molding Compound)是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡,两边覆盖聚乙烯薄膜而制成的一类片状模压料,属于预浸毡料范围。
 
  SMC是目前国际上应用最广泛的玻璃钢制品成型材料之一,主要原料由GF(专用纱)、UP(不饱和树脂)、低收缩添加剂,MD(填料)及各种助剂组成。
 
  根据一项新的Global Info Research (GIR)调查,全球SMC市场预计在未来五年内将以约3.9%的复合年增长率增长,到2024年将从2019年的18.8亿美元增长到23.6亿美元。
 
  在应用领域方面,SMC在汽车行业的应用潜力巨大。
 
  SMC材料广泛应用于汽车零部件,包括车身部件、结构件及功能件。
 
  SMC在汽车应用的主要方向为车身部件,例如车内饰件、散热器护栅板、车门、车蓬硬顶、大灯反光板、前后保险杠、车身壳体、天窗等。
 
  透过使用SMC复合材料,可以实现车身设计的灵活性,例如流线型设计,同时达到外观的美观效果和高品质。
 
  在结构件方面,包括座椅骨架、保险杠骨架及前端支架等,使用SMC材料能够实现制件的设计自由度及多功能性等。
 
  在功能件方面,主要用于发动机及发动机周边部件,主要利用SMC材料的耐高温、耐油腐蚀特性,例如油底壳、空滤器盖进气歧管、齿轮室盖、发动机气门罩盖、导风罩、加热器盖板、发动机隔音板及进气管护板等。
 
  美国复合材料制造商协会(ACMA)的一个分部——汽车复合材料联盟(ACA)认为,SMC在汽车应用方面至少具备七大优势:
 
  显著减轻重量(比同等钢部件轻约20-35%);通过在单一组件中进行零件集成,并结合结构和装配功能,降低了制造复杂性;降低加工成本(比钢冲压工具少40%);相较铝钢材料,抗凹陷性能更强,特别是在外部覆层(车身板)中;优越的耐腐蚀性;降噪减震;可透过适应复杂形状、几何细节等实现设计灵活性。
 
  延伸阅读:SMC其他应用
 
  除了广泛应用于汽车部件, SMC还广泛应用于多个行业,例如在电子电器应用方面,可用于电器罩壳、电器原件与电部件及输电线等;在建设模具领域,可用于水箱板模具、玻璃纤维门模具及储存间构件模具等;在交通运输模具方面,可应用于火车窗框模具、座椅模具、车厢壁板模具等。
 

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