汽车内饰的轻量化

作者:Christian Otto(编译自德文Automobil Industrie) 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2019-01-15
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随着电气化技术的日益发展,汽车内饰轻量化解决方案显得越来越重要,尤其是在电动汽车的研发中。通过使用重量轻的、有着可持续发展性能的夹层结构内饰材料或者混合工艺技术可以明显的减轻重量。

IAC国际汽车零部件集团公司在欧洲的目标非常明确:希望成为汽车优质零部件的供应商。该公司依托德国慕尼黑附近Ebersberg的研发基地不断发展自己的创新实力,其研发团队已经确定了影响整个研发过程的一些关键因素:降低成本、增强功能、可持续发展和减轻重量。据IAC公司高级开发经理Michael Behnke先生介绍:“随着电气化技术的日益发展,汽车内饰轻量化解决方案也显得越来越重要,尤其是在电动汽车的研发中,通过使用重量轻的、有着可持续发展性能的夹层结构内饰材料或者混合工艺技术可以明显的减轻重量。”

IAC技术中心已经开发出了大批量生产轻量化汽车内饰的解决方案。梅赛德斯-奔驰E级轿车的碳纤维框架就是一个很好的实例。这一组件用更加生态的、可持续发展的、重量更轻的、化学稳定性更好的碳纤维材料,取代了汽车天窗原来的金属框架。

为此,IAC公司专门开发了名为“Eco Mat Hot”的天然纤维增强材料。天窗框架70%的材料是由可再生原材料制成的。这种材料的纤维片中含有巴斯夫公司研发生产的热固性粘结剂丙烯酸酯。天窗框架是利用热压工艺生产制造的,可以像传统钢质框架那样与汽车顶棚连接起来。

重量减轻50%

与钢制天窗框架相比,碳纤维天窗框架有着更高的抗弯强度,因此可以减轻大约50%的重量。与热塑性塑料相比较,碳纤维天窗框架在环境测试中没有变形。另外,碳纤维天窗框架的模具加工制造也更加容易、交货时间更短及价格更加低廉。IAC公司希望通过这种轻量化材料在滑动式天窗和全景式天窗中的使用而获益。Behnke先生说:“原则上,我们看到在所有车辆领域中对玻璃天窗的变型有着越来越大的需求。这种情况下,所需的天窗框架应更加坚固、轻便。这是我们开发碳纤维天窗框架的出发点。”

IAC公司不仅对最终产品的轻量化给予了高度的关注,而且对复杂生产过程的轻量化也给予了高度的关注,并在去年与客户宝马公司一起赢得了SPE塑料工程师协会颁发的2017年度汽车创新大奖中内饰类别的创新奖。SPE塑料工程师协会对Mini Countryman轿车仪表板托架的注塑成型工艺“Coreback ”(图1)轻量化能力给予了高度评价。

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图1  Mini Countryman轿车的仪表板托架(右)

据IAC公司介绍,Coreback工艺技术能够将大型内饰件的重量减少20%。这一工艺技术可以将仪表板托架的厚度尺寸减少到1.8 mm。然而,传统的大型注塑件的厚度一般为2.2 mm。新技术中最具决定性意义的创新是在塑料产品生产过程中加入了化学发泡剂。在注入树脂混合物后,在发泡剂的作用下会将注塑模具撑开、最大开口程度可达4 mm。这在注塑件中间形成了一个泡沫层,使这一产品有着非常好的刚性及重量比。

应用广泛的轻量化产品

除了Coreback工艺技术、碳纤维天窗框架(图2)和自主生产的Eco Mat Hot天然纤维半成品之外,IAC公司还采用了许多轻量化制造工艺技术。例如,混合绒布成型技术,这是一种在一个模具中完成压制和注塑成型的工艺技术组合。IAC公司生产的车门门板或者座椅扶手也是更轻便、更经济和更环保的轻量化工艺技术产品,最重要的是能够在一道工序中完成产品的全部生产制造。

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图2   IAC公司Micharl Behnke先生(左)介绍碳纤维天窗框架

去年,IAC公司研发生产的生物发泡材料被SPE塑料工程师协会授予了可持续创新奖。这里的发泡是基于蓖麻属植物成分的发泡,可以减轻注塑零件40%的重量,同时也提高了设计的灵活性。与传统基于石油基的发泡塑料相比,这一工艺技术生产制造的零件横截面尺寸可以减少3 mm,并且有着更好的附着力。

在福特Mondeo和Fusion两款车型的零件生产过程中,IAC公司采用了一种被称为现场发泡的工业技术。在这种工艺技术中,泡沫材料是在生产现场之间注入到外层蒙皮和安装固定骨架之间的,注塑后会生成一层非常薄的发泡层。因此,它是一种可持续发展的仪表板轻量化设计,更是一种为制造做出很大贡献的工艺技术。

没有PVC材料的汽车内饰

即将在轻量化产品大批量生产中使用的另一种材料是TPE(热塑性弹性体)材料Slush IP。与传统PVC基础的汽车内饰材料制作的零部件(如:安全气囊盖)相比较,IAC公司的创新设计不仅使零件的重量更轻,而且还减少了有害气体排放。IAC公司计划凭借TPE热塑性弹性体材料Slush IP来支持不使用PVC材料的汽车内饰生产趋势。

事实上,汽车的重量对汽车的燃油消耗和行驶里程有重要的影响,如今汽车生产厂对汽车内饰开发提出了新要求。Behnke先生说:“OEM汽车生产厂将轻量化的汽车内饰设计视为整车重量优化的一个组成部分,而且不断提高的自动化程度也加速了这一趋势的发展。因为在汽车内饰中有越来越多的综合性解决方案,其通过轻量化技术方案减轻了车辆的重量。”

 

 

 

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