通用汽車公司與其合作伙伴Premix-Hadlock 和 Albar憑借創造性的工程技術，采用著色片狀模塑料（SMC）生產出了滿足嚴格熱性能要求的外飾部件。

通用汽車公司于2020 年首發的第八代雪佛蘭克爾維特汽車，其大部分的部件都是由復合材料制造的。用在該車車身和結構部件上的復合材料數量，令人印象深刻。但據通用汽車公司克爾維特車身結構首席工程師 Christopher basela介紹，幾個較小的外飾部件，如中心縫飾、門檻板和發動機通風口等，最終卻在工程設計與制造方面成為最具挑戰性的部件。

“老實說，中心縫飾部件是車輛上最難的部件之一，相比之下，引擎蓋、擋泥板和車門等部件在設計和制造方面要簡單得多。對于中心縫飾這些部件，我們開展了大量的工程工作，多家合作伙伴參與進來。”basela介紹說。

第一大挑戰是材料，因為通用汽車公司團隊很快意識到，通常的材料無法滿足要求。“看一下車輛上的這些外飾部件就會發現，它們通常是由熱塑性塑料或熱塑性復合材料注射成型的，有模內著色的或表面涂漆的。”basela 解釋說，但對于第八代雪佛蘭克爾維特汽車而言，車輛的中置發動機設計意味著通風口、中心縫飾和門檻板等部件除了要承受來自陽光、氣候、汽車尾氣等帶來的環境壓力外，還需要直接承受來自發動機的大量熱量。

 

第八代雪佛蘭克爾維特因其發動機的位置，導致幾個通常由熱塑性塑料制成的外飾部件需要承受更高的熱負荷，因此，要用模壓成型的玻纖SMC和創造性的工程方案來解決此問題，以滿足性能和美觀要求（圖片來源：通用汽車公司）

“這些部件處在多種熱環境下，上面的漆層也同樣如此，因此我們很快就意識到，傳統的熱塑性塑料無法滿足要求。”basela 介紹說，“我們需要熱固性塑料如SMC（片狀模塑料）的熱性能，以承受更大的熱負荷而不會分解或翹曲，但是，通常傳統的裝飾件不用這種材料。”

目標是什么呢？就是要找到一種能夠滿足熱性能要求，還要盡可能輕、可帶來A級表面效果以及能夠滿足整體美觀要求并可噴涂的SMC材料。“無論是從承受陽光照射的角度，還是從承受動力總成熱量的角度來看，這都是一大挑戰，這也是我們選擇 SMC 的原因，它促使我們必須考慮使用怎樣的粘接方案和粘合劑，以及在哪里使用。它還必須是結構性的、功能性的并能用作裝飾件。”basela 說道。

針對該項目，通用汽車公司選擇A. Schulman Inc.（現為Premix-Hadlock，美國俄亥俄州康尼奧特）來成型這些SMC部件。部件成型后，被運到 Albar Industries Inc.（美國密歇根州拉皮爾）公司進行噴涂和精加工，最后再送到通用汽車公司位于肯塔基州鮑靈格林的裝配廠。

發動機通風口、左右搖臂板、中心縫飾以及左、右側通風口等均由低密度（比重1.2）的SMC模壓成型，該SMC由含黑色顏料的聚酯、歐文斯科寧公司（美國俄亥俄州托萊多）的玻璃纖維以及微珠混合物構成。

 

 

除了要滿足熱性能要求和負載要求且具有外觀吸引力外，其他挑戰還包括要成型出孔以及將網罩連接到發動機通風口上（圖片來源：Premix-Hadlock）

basela表示，雖然對成品 SMC 部件進行噴涂要比在固化前向樹脂中添加顏料更容易，但直接添加顏料對SMC進行著色的方法，有助于減輕車輛在使用過程中因巖石或鹽等帶來的外來沖擊對漆層造成的潛在危害，如變色或漆層脫落。在選定了所需性能的材料后，下一步就是設計每個部件、開發模具以及制定可實現大批量生產的制造工藝。 一些部件的背部帶有螺紋嵌件，或者，無法使用嵌件時要粘接支架，每個支架都用于將部件連接到車身的其余部分。發動機通風口還帶有涂有黑漆的不銹鋼網罩。

Premix-Hadlock的產品經理 Craig DeChurch 解釋說：“最初，我們計劃將部件模制成實心件，然后加工出任何所需的孔，或者針對通風口的情況，加工出可嵌入網罩的窗口。但最終我們無法做到，因為通用汽車公司希望部件上要具有特定的邊緣和形狀。因此，窗口必須被模制出來。而且，它不是一個平板，而是一個多件式的、工程化的安裝形狀。在我們看來，最終最具挑戰性的是通風口。”“嵌件也是一大挑戰，因為有些部件太薄。最終，我們與通用汽車公司和Albar一起做了大量的協同工程工作。”他補充道。

中心縫飾還帶來一些設計上的挑戰。“雖然該部件看起來很簡單，但其實并不簡單。”basela 回憶道，“我們不得不對模具進行一些創造性的開發，以消除任何粘接印透。”

在通用汽車公司的模具供應商Century Tool（美國密歇根州芬頓）的幫助下，這個問題最終通過創造性的模具設計得到了解決。在粘接過程中，使用了一系列扁平的鋸齒狀的墊來將螺柱與A級表面的部件分隔開。另一種方案是，設計專用的螺紋絲扣，并將其加工到嵌件中。“通常，你不會將螺柱直接粘接到 A級表面部件的背面，所以肯定存在一些挑戰，但我們能夠克服這一問題。”basela 說道。

 

 

中心縫飾給通用汽車公司工程團隊帶來的挑戰是，需要訂制的模具設計和專用的螺紋絲扣，才能將螺柱直接連接到部件的背面而不影響到結構或外觀（圖片來源：Premix-Hadlock）

最終，這些部件由 Premix-Hadlock 和 Albar 為通用汽車公司批量生產出來。DeChurch表示，對于Premix-Hadlock而言，該項目使得該公司朝著更外觀、更復雜的汽車部件邁進了一步，因為之前該公司做的大部分部件都是耐用品，以及貨車的油底殼和其他一些內部結構件，而為通用汽車公司做的這些部件，是該公司做過的最引人注目、最酷的部件之一。

basela表示：“這是出于正確的原因，在車輛的正確位置使用正確材料的一個范例。這些美觀的裝飾部件也帶來了許多技術挑戰。通過良好的合作伙伴關系，我們取得了成功，使我們的設計團隊能夠自由地為車輛帶來所需的外觀件。”

原文鏈接：https://www.compositesworld.com/articles/composite-materials-design-enable-challenging-corvette-exterior-components

內容翻譯：蘇州空天復材團隊