汽车制造者总是希望能够精密组装汽车各部件,减少加工和组装的工序,以及控制汽车的重量。这些愿望在进入第32届美国塑料工程师协会汽车设计创新大赛决赛的各项新技术上,得到了体现和满足。20项进入决赛的技术中,五项极具创新性的技术成果获得了最后大奖的殊荣。在今年的五项获奖技术中,有两项授予碳纤维在汽车底盘结构中的应用,此项具有突破性的技术,为业内人士期盼已久。
几十年前即有预言,碳纤维复合材料将取代金属,用于制造汽车底盘,这一预言正逐步实现,目前应用于某些跑车底盘制造。本届SPE大赛底盘/组装类获奖技术就是2003年DaimlerChrysler公司推出的Dosge Viper跑车所采用的碳纤维挡板支架系统,这项技术是碳纤维在大型底盘和车身外部部件上的首次应用。以往只有赛车或其他特殊车型会在大型车身结构上采用碳纤维。
这里所指的大型结构是左右挡板支架,从挡风玻璃一直延伸到车头灯。Dosge Viper型跑车所采用的碳纤维挡板支架每个重4.25磅,乙烯酯SMC中参杂了55%碳纤维碎屑,由于没有夹杂玻璃和其他填充物,新材料比重较小,只有1.4,而标准SMC比重为1.9 。同样的材料也可用在两个较小的支架和两个车头灯支架上,这样就组成了完整的档板支架系统。
这四个复合部件共生13.5磅,由于少用了15到20个金属零件,重量减轻了40磅。SMC薄壁虽只有2mm,却能支撑着整个车身前端,而且有34个零件在这里联结,刚性提高了22%。
原材料是由Quantum Composite公司的QMC8590经Meridian Automoteve系统压缩成型。碳纤维复合材料在汽车中的应用同时赢得材料类的创新奖。另有重约2磅的CF-SMC材料用于一体的A支柱和挡风玻璃周边,获奖的创新点是在SMC车门内部薄板。此薄板的主要部分是低密度的玻璃纤维SMC,为了增强门轴末端的硬度在CF-SMC中还添加了1磅Quantum的GMC-8590,这样总共加起来每辆车用17.5磅的CF-SMC。
极具创新性的是,Daimler Chrysler公司开发了交联复合法来混合碳纤维和玻璃纤维。经过对CF-SMC和GF-SMC材料的复合顺序进行测试之后,公司设计了一种合理的结构,将CF-SMC的两端与两个GF–SMC盯连,组装成一种榫槽接合的结构,长度为4英寸。这项技术可以减少钢制铰链加固器件的大小,减轻重量,还增强了硬度。Daimler Chrysler公司发起人说:“接下来要进行的革新将用CF材料制造出A级的车身表面。”
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