未来塑料行业创新应用或将颠覆传统汽车

　　一般塑料的比重在0.9-1.6，玻纤增强复合材料的比重在2.0以内，而A3钢为7.6，黄铜为8.4，铝为2.7。因此，虽然在强度上不如碳纤维、金属材料，但是从比重上来说，塑料的轻量化效果好，可谓汽车轻量化的选材料。使用塑料可以减轻零部件约40%的重量，汽车的动力、舒适性及安全性却得以提升。未来其创新应用有可能颠覆传统汽车。
      
　　三条路子让车子减重
　　新修订的《乘用车燃料消耗量限值》强制性标准，将于2016年1月1日起执行，每年将设置油耗达标值，直至到2020乘用车平均油耗降至5.0升/100公里。愈趋严格的油耗法规，促使所有汽车制造企业不遗余力地开发汽车轻量化技术。
　　汽车轻量化并不是单纯的减重，需要同时兼顾产品功能、成本及质量等要素。就“以塑代钢”而言，主要有三个途径：优化材料质量;模块化与集成化;结构优化设计。
　　材料高性能关键
　　国外汽车品牌现在已经大规模使用高性能工程塑料和塑料复合材料。未来汽车的车门、车顶、座椅部件、轮毂以及汽车周边结构件，甚至车身都有可能改用工程塑料。采用纤维增强复合塑料材料制作的车身与钢制车身相比，可降重35%;如果采用碳纤增强复合材料，则可降重60%以上。
　　蜂窝夹层结构已广泛应用于汽车内饰，包括后备箱地板、车顶内衬和后窗台板。新款奔驰smartfortwo在蜂窝夹层结构顶篷中使用了巴斯夫ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料，其顶篷模块由蜂窝夹层和玻璃纤维衬垫组成，比普通顶篷减轻30%左右，但依然保持较好的强度和抗弯刚度。
　　而朗盛子公司Bond-Laminates推出的一种基于聚丙烯的连续纤维增强复合材料Tepexdynalite，在轻量化汽车生产中也蕴含着重大机遇，尤其是在有高强度需求的大型组件中，比如：后备箱底板、电动车增程器外壳和座椅组件等。
　　模块化生产已成趋势
　　在模块化、集成化方面，塑料有非常明显的优势。目前很多部件及系统，如侧门系统、仪表台系统、发动机系统等已经实现模块化生产。全塑框架、局部金属嵌件增强的集成化模块前端结构能够实现30%的减重效果，并可大大减少零件的数量，提升装配效率。据悉，宝马、奔驰、通用、雷诺、标志等众多欧美企业已经成熟应用前端模块、门模块技术。
　　结构优化设计不可忽略
　　结构优化设计也是轻量化的重要途径，在满足工艺要求的前提下进行结构形状和尺寸设计。例如保险杠的薄壁化开发，常规的设计为3.0MM壁厚，采用普通的PP滑石粉材料，单件重量4-5kg。据吉利汽车研究院总工程师熊飞介绍，吉利采用2.5mm壁厚设计，高刚性PP材料，单件减重10%-15%。同时，他指出，要实现轻量化不能局限于材料，只有车厂的材料部门参与到整车设计中，才能有效地推动新材料、新工艺的应用。换言之，性能与设计是汽车的根本，材料要为围绕这两点来开发，在此基础上实现轻量化，进而获得更好的燃油效率以及整车的性能属性。
　　创新工艺来护航
　　长玻纤增强复合材料、碳纤维增强复合材料，以及改性的低密度、微发泡、薄壁化塑料材料等是目前车用材料研究的热点。这些材料的开发和应用离不开创新工艺的支持。
　　长纤维注塑，就是轻量化结构件的一种创新工艺。Arbug(阿博格)开发的长纤维直接注塑，通过伺服电机驱动的送料装置将纤维直接送入熔化的塑料，能够将连续的纤维切成15-50mm的长度，两级螺杆确保熔化塑料颗粒的同时送入纤维，保证均匀地混合，真正达到增加强度的目的。以汽车气囊外壳的长纤维直接注塑为例，使用16mm玻纤直接注塑，50%的玻纤长度都可以大于2mm，大大优于长纤维粒料的注塑。
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