水輔注塑成為了在碳纖維增強復合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic,縮寫為CFRP)應用領域領跑的德國寶馬公司的新利器。
通過成本、工藝和模式上的突破,寶馬開創(chuàng)了碳纖維在汽車上大批量應用的新時代,為其它車廠樹立了成功榜樣。該公司計劃到2020年將碳纖維車身制造成本降低到和鋁合金相當,屆時汽車碳纖維有望大規(guī)模應用。
全新BMW7系是寶馬集團核心產品陣列中,款實現將工業(yè)制造的碳纖維材料、高強度鋼材和鋁材完美組合應用到車身結構而非車身覆蓋件的車型。碳纖維材料被大規(guī)模應用在車體框架中,用于加固車頂橫梁結構以及B柱和C柱、底部側圍、通道和后部支撐部件。
除了車身采用CFRP之外,新款7系還在車頂周圍配置CFRP實現了加強構件。同時還在車頂縱梁中采用了鋼板芯材使用CFRP的"碳芯"技術。
這種獨樹一幟的車身結構被稱為"Carbon Core高強度碳纖維內核",其技術來自BMW i系列車型,不僅優(yōu)化了車身重量,還增強了材料的強度和抗扭剛度;并由此帶來油耗和二氧化碳排放的顯著降低,同時車輛的性能、動態(tài)和舒適性也顯著增強。
水輔助注射成型技術是將碳纖維增強復合材料納入新7系轎車的一大利器。
水輔助技術由德國Maximator GmbH開發(fā),通常只用于注塑,這是次被用于結構纖維增強復合材料的加工。
Maximator公司營銷副總裁René Himmelstein告訴記者,該公司向寶馬在德國蘭茨胡特的工廠提供了設備,用來生產CFRP車頂結構件的曲型部分。
該設備包括水處理單元和壓力單位,為寶馬量身定做。特殊水射器具有多種集成的單片閥門,比噴射通常使用水輔注塑產生更強大水壓。閥和壓力單元的近距離是成功的關鍵。
以往的類似組件采用泡沫芯,外面加上碳纖維編織層,后通過注射環(huán)氧樹脂浸漬。新技術則用塑料軟管取代了泡沫芯,在碳纖維編織過程中保持在壓縮模內,并施加以水壓。樹脂固化后再除去余水。
高設備采用高溫、純凈的軟化水,加上特定的金屬合金,確保不會發(fā)生腐蝕。熱水把固化過程和生產循環(huán)時間小化,可進行大規(guī)模生產。
在開發(fā)過程中,設備制造商、模具制造商和環(huán)氧樹脂的供應商進行了密切合作。
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