在過去十年中,對于北美輕型卡車制造商來說,無疑是個艱難的時刻:美國經濟大發展的同時,汽油和柴油的價格卻漲幅不高,這樣難免無法使消費者將目光投入到輕型卡車之上。而在近幾年,北美輕型卡車的銷售次躍居到客車之上。消費者信心指數始終表明他們贊成更大,更豪華的皮卡,SUV和小型貨車,美國汽車制造商們當然會迎合消費者的胃口。今天,美國大部分地區的汽油價格將近5美元/加侖,同時,石油行業分析師們預測石油未來的產量將大大減少,并且比以往任何時候更加昂貴。
在這種情況下,提高車輛的能源效率就顯得尤為重要。不幸的是,具備一定實力的汽車制造商們無法迅速改變車型研發方向。皮卡、SUV和小型貨車的銷量不斷下降,而原材料和零部件成本卻越來越高,都使得制造商瞄準了輕型卡車市場。
皮卡車型始終是復合材料難以打入的市場,而問題的存在大多由于制造商們不太理性。傳統的皮卡業主和OEM設計工程師們一直不愿接受這一部分高分子材料,理由是,他們認為復合材料缺乏必要的強度和使用耐久性。汽車復合材料的推進工作在汽車制造業中相對于其他輕量化材料仍然進展緩慢,起伏跌宕。究其深層次原因,其中很重要的一點是,汽車行業的企業家、工程技術人員和用戶,包括目前汽車復合材料的部分從業人員對復合材料缺乏正確的認識。
鋼鐵行業不缺乏市場活動運作資金,長久以來進行的市場宣傳活動使得人們已經根深蒂固的將“剛性”和“耐久性”與鋼材聯系起來。汽車制造商們往往錯誤的認為復合材料比鋼材生產成本更昂貴,而且復合材料部件的制造速度過慢,無法滿足高產量汽車制造的需求。(事實上,石油原料和運輸成本上漲也打擊了塑料行業,大多數樹脂供應商被迫提高價格。)
盡管如此,鋼鐵價格還是自去年秋季以來翻了一番,目前平均下來每輛汽車都要增加500美金的制造成本,鋼材供應商表示價格在未來還要繼續上漲。這樣的境況,再加上復合材料在汽車領域不斷出現成功的應用案例,使得皮卡車型的眾多設計工程師將目光頭像了復合材料之上。強調創新的制造商們無一不發現了通過使用復合材料能夠降低車身重量,提高燃油效率,除此之外還能夠提高車輛外觀、安全性和功能性。
RANGER GROUP新開發成功的第三代ASTRA復合材料整體駕駛室,它的車門內外板、外側板、擾流板以及前圍板均采用SMC工藝生產制造,底部地板、車頂、后廂板、兩側門框板、踏腳板以及擋泥板則采用RTM工藝生產制造,整體復合材料駕駛室采用粘接工藝連結在一起,使制造成本,車身重量都有大幅度下降,一些SMC部件由于采用低壓SMC新技術使整體駕駛室的質量更佳.
RTM側護板
RANGER GROUP為依維柯EUROCARGO MLL重型卡車提供的用SMC+RTM混合工藝制作的模塊化高頂,同時還為該車型提供了SMC前圍面板、保險杠、踏步、輪罩、擾流角板等。
上圖便是是RANGER GROUP為依維柯IRISBUS采用RTM工藝生產的大面積客車側護板,具有良好的耐銹蝕、保溫、隔聲作用。
戴姆勒-克萊斯勒公司并不是唯一一個朝此方向努力的汽車制造商。通用汽車公司(General Motors)卡車分部和福特汽車公司(Ford)的供應商們也正在用別的模塑技術生產不同類型的塑料零件,即一種承重部件――輕型卡車底盤,這種卡車的樣車將在今年下半年出現在展示廳里。這種底盤重量輕,耐沖擊,不生銹,這些都是傳統鋼制卡車車身所不具備的。起碼來說,這些塑料頂蓋和卡車底盤代表了用所謂結構復合材料的輕型材料制造成本適中的零件的新潮流。諸如儀表板之類的塑料零件和塑料內部裝飾在轎車和卡車上的應用已有時日。道奇蝰蛇(Dodge Viper)和通用公司的土星(Saturn)轎車也已用上了塑料外殼。但是,此類汽車(包括其他品牌)仍然要依賴塑料外殼底下的那層金屬“空間框架”來維持其強度。由合成樹脂構成、用玻璃纖維或其他纖維增加強度的各種結構復合材料遠非只起裝飾作用。它們有足夠的強度承受汽車上路后――甚至包括發生事故時的部分主要負荷。
兩年來,通用公司對48輛安裝了復合材料樣板底盤的卡車進行了耐久性試驗,試驗地點是一些條件惡劣的地方,如硫礦和瀝青砂巖地面。這種底盤是用添加了催化劑后凝固的“熱固”塑料制成的,通用公司的實驗人員用沉重的尖頭鋼對它進行百般蹂躪,但毫毛未損。這種已投入生產的地盤要比鋼制底盤輕50磅,其中有15磅的重量是從后擋板上減下來的,這樣一來,抬起和放下后擋板顯然要省力多了。
印第安納州亨廷頓的坎布里奇工業公司(Cambridge Industries)將用一種短玻璃纖維和聚氨酯塑料各占一半的混合材料生產底盤的內層配件,這是一種6.5英尺長的整體部件。該公司將使用一種名叫結構反應注塑法的工藝,它是由俄亥俄州阿什塔比拉的玻璃纖維塑模公司(Molded Fiber Glass Co.)先開發出來的。該工藝的步是,由機器人用粉碎槍把玻璃纖維噴到一個做成卡車底盤形狀的金屬篩上,然后用高速穿過的空氣把經過粉碎的玻璃纖維吸附在篩子上,形成一層膜墊。粉碎槍里裝的是由歐文斯-科寧公司(Owens Corning)生產的玻璃纖維卷,里面交織著捆扎劑,即一種纖細的塑料絲,它在加熱爐里加熱到400華氏度達四分鐘后熔化,把玻璃纖維粘結到一起。
這一步驟的產品是一種海綿狀“預塑件”,硬度足以將其從金屬篩上剝離下來,送到注射壓縮成型機上。在兩片模具完全合到一起之前,還要稍稍加壓注入由拜耳公司(Bayer)提供的液狀聚氨酯樹脂和一種催化劑。等模具完全扣合后,這種加了催化劑的樹脂就會充斥到預塑件纖維之間的所有空隙中,并且在短短九秒鐘后開始凝結。在室溫下經過四分半鐘的化學固化處理之后,就可以把零件從模具中取出來,打磨邊緣,后再刷上一層黑色抗磨漆。
隨后坎布里奇工業公司把這種復合材料底盤內芯和鋼制外加固層用膠水和泡沫塊固定到一起,送到通用公司設在韋恩堡附近的卡車裝配廠。在通用公司的裝配線上,工人們給底盤套上彈性外殼,這種外殼使用的是一種抗沖擊的復合材料,是由密歇根州特洛伊的巴德公司(Budd Co.)用另外一種名叫反應注塑法的工藝生產的。
復合材料未來在皮卡中的應用
Meridian Automotive Systems公司復合材料產品部總工程師Tyler Hardy表示,燃油經濟性顯然是成為一個推動新車全面的發展的因素,而且復合材料在卡車車身減重的過程中也將扮演重要角色。

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