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塑料在汽车中的创新使用

时间: 2011-07-06 20:00 来源: 作者: Gary S. Vasilash&nbs 点击:
汽车行业及其供应商正在提出一些灵巧的方法来完成从节省汽油到用塑料提供保护行人安全的每一件事。这里提供了SPE协会汽车分部塑料产品年度大奖各个类别的获奖者。

对于塑料产品创新使用的扩张并不一直是明显的。但塑料工程师协会汽车分部的成员则对此非常关注,他们掌握着全世界汽车实际使用的最佳产品的年度角逐。今年,该小组评定车身内饰件、车身外饰件、材料、保险装置、环境、底盘/五金、动力总成、工艺/装配/使能技术和性能及专用化等各类别的入围者。收集的公司(OEM与零件、材料、设备供应商)基本上是全球知名的公司,而他们的工作当然代表了最新的技术。

这里着眼于各类别获奖的那些进展。选任的评委被要求从价值、价格、性能、影响、创新(这些只是列出的部分关键因素)等方面进行考虑。

车身内饰件

◆ 获奖者
为2004 Pontiac Grand Prix轿车研发的HVAC 薄膜气门。
◆ 参与的公司
系统供应商:Delphi 集团, 材料处理商:Macauto实业公司,材料供应商: Saint-Gobain PPL公司,设备供应商:Macauto实业公司。
◆ 材料
聚四氟乙烯PTFE/玻璃纤维/硅树脂。
◆ 讨论
在典型的HVAC系统中,有一连串的注射模气门被用于计量正被喷入燃烧室的热空气或冷空气的数量。这易于导致一个相当大的塑料组件。由于车辆的行李箱空间正变得日益重要,这个研发是值得注意的。他们已经完成的是创建了一个由上述材料制成的薄膜。有些区域拿掉了这些薄膜,空气就能从中流过。薄膜被两个弹簧加压的卷轴装置所夹持:实际上可想象成一个卷轴百叶窗,但是在这个情况中有两个卷轴,所以薄膜处于张紧状态。由于空气流量是驾驶员调节的,薄膜在卷轴上移动,所以喷嘴可按需进行定位。与传统的部件相比,这个系统的好处之一是它允许13个不同的设定值。因为材料处于张紧状态,塑料踏板通常在使用时不会产生发出卡嗒声的问题。假定尺寸更小,估计重量的减轻可多达30%。如果与原先的系统作同类物品的严格比较,那么成本是相同的。如果考虑设定值的增加(和其它好处),成本节约可多达15%。

车身外饰件

◆ 获奖者
本田2006 款Ridgeline皮卡的复合嵌入式行李箱。
◆ 参与的公司
系统供应商和材料处理商:Meridian汽车系统公司。材料供应商:Ashland 化学公司; Saint-Gobain Vetrotex公司;Rohm & Haas公司;Meridian 汽车系统公司。 设备供应商:Century刀具及量具公司和刀具系统公司。
◆ 材料
SMC。
◆ 讨论
包括本田在内的每一家都知道这个世界真的是不需要另一款皮卡了。所以本田的设计师和工程师着手想出为Ridgeline皮卡创建特殊性的方法和手段,其中之一是可封闭的嵌入式行李箱。这种行李箱坐落于两个箱形框架导轨之间,存储体积为8.5立方英尺。底盘本身由高强度SMC (带钢制横梁)制成。所以行李箱也一样。行李箱是一种压模面板、五金(铰链、紧固件等)和钢制加强筋的组件。该组件被牢牢地粘结在一起。显然,钢件是考虑过的,但它是根据需要超过100个零件而确定的。这个只有10个零件。根据SMC与钢件相比能明显节省重量,降幅从20%到40%。设备成本约为钢件的一半。行李箱不仅能放一个72夸脱的冷却器,而且它本身实际上就能填满冰块并用作一个冷却器,因为它有一个排水塞。

材料

◆ 获奖者
2006款Buick Lucerne轿车上用于侧气囊盖板的模内嵌色TPO反应器。
◆ 参与的公司
系统供应商:Autoliv公司。材料处理商:Key Plastics公司。材料供应商:Basell Polyolefins公司。设备供应商:Key Plastics公司。
◆ 材料
一种热塑烯烃 (TPO),Hostacom CA199P。
◆ 讨论
这里要讲的有趣的研发涉及到用于气囊盖板的材料是一种熔合物而不是混合物这一事实。因此,它们能够生成一种橡胶含量高的TPO,对于气囊弹出的情况来说当然是有价值的。此外,因为这是一种模内嵌色的材料,消除了喷漆的需求,不仅对降低成本有好处,而且还环保。关注之一是汽车内饰件应用时材料在低温下的冲击阻力;这种材料被证明能应付-35℃(也能对付+85℃的高温)的需求。与其它材料相比,估计重量节省可达20%或更多。直接成本节约为45%到65%。

安全装置

◆ 获奖者
用于2005款铃木Swift的行人保护能量吸收器。
◆ 参与的公司
系统供应商、材料处理商和设备供应商:Takagi Seiko公司。材料供应商GE Advanced Materials公司。
◆ 材料
Xenoy 1102 PC/PBT (聚碳酸酯/聚丁烯 对苯二甲酸酯)。
◆ 讨论
论题是研发一种满足欧盟1阶段行人小腿保护要求的必要方法。这是一种必须安装在前饰板后面的45 mm封装空间之内。他们设计了一个响应冲击而变形的注塑挤压箱。原来的方法是使用一个可膨胀的聚丙烯泡沫和钢结构;这个方法通常至少需要两倍的空间(100 mm或更多)。再者,挤压箱设计提供多达0.7 kg的重量节省。

环境

◆ 获奖者
用Abaca纤维增强材料制成的2005款Mercedes A级轿车备用。
◆ 参与的公司
系统供应商和材料处理商:Rieter汽车公司。材料供应商:Manila Cordage公司(提供纤维材料)。
◆ 材料
Abaca 纤维和聚丙烯。
◆ 讨论
本质上,这是一种用正在发展的纤维材料进行替代的应用:Abaca优于玻璃。从根本上,用压模工艺生产的零件正像玻璃纤维用于加固的场合。纤维提供重量优势(轻7%),还有成本的节约(3%到5%)。除此之外,用于制造纤维(它从工厂开始,然后是去除绳缆,材料干燥,接着生产粗纱)的能量需求比玻璃少60%。

底盘/五金

◆ 获奖者
2006款克莱斯勒PT Cruiser 的全塑窗门调节器。
◆ 参与的公司
系统供应商:DURA汽车公司。材料处理商和设备供应商:Titan塑料公司。材料供应商: Michael Day Enterprises公司。
◆ 材料
Gearcomp 6001 PA 6/6.
◆ 讨论
传统上,电动门窗升降系统主要是基于一个钢制组件,它由卷条形的导轨、压制的滑动副和编织的电线等部件组成。一个典型的系统总共有21个零件。但是这个叫做Racklift的系统主要是以30%玻璃纤维尼龙6/6注塑零件(例如,支架、外壳、传动装置)为基础的,它由13个零件组成。虽然钢制组件需要5个附件,但这个系统需要2个。系统的重量轻46%。一个有趣的性能方面是尼龙不需要用于润滑的油脂,所以总装厂的加工能更整洁。

动力总成

◆ 获奖者
2003款丰田皇冠轿车的水箱隔板。
◆ 参与的公司
系统供应商:Aisan Industry公司。材料处理商和设备供应商:Uchiyama 制造公司。材料供应商:DuPont K.K公司。
◆ 材料
Zytel HTN 51G35HSL PPA。
◆ 讨论
一个重量仅220克的注塑件提高燃油经济性能与车辆减重25 kg相等吗?对于为丰田皇冠研发的并用于’06款Lexus GS 300的发动机来说,显然就是事实。V6发动机具有铝合金的缸体和缸盖。水箱对于发动机的作用在于在缸孔内维持更好的温度分布。他们已经决定做的就是通过把隔板插入铸件外壳(发动机有一个敞开的甲板,所以插入是容易的)他们能配合传热,改善冷却;那是提高燃油经济性的因素 (此外有助于延长发动机寿命)。该零件长326-mm、宽120-mm、高85-mm,而其最小壁厚为1.5 mm。 每个隔板的成本约$3.50;每个发动机需要两个。给定汽油的成本(对于该发动机,推荐优质的无铅汽油),很快就能偿还。

工艺/装配/使能技术

◆ 获奖者
2005款大众Polo轿车的金属、塑料混合粘结的前托架。
◆ 参与的公司
系统供应商、材料处理商和设备供应商:Simoldes公司。材料供应商:Dow汽车公司。
◆ 材料
Inspire DLGF 9310.00ZB 和 Betamate LESA粘合剂。
◆ 讨论
不是所有的获奖零件都是只有塑料的。这个零件把一个电镀的钢制零件贴在一个注塑模玻璃长纤维聚丙烯上。使其发生的关键因素是研发两个零件之间的丙烯酸粘合剂Betamate LESA。它被设计成直接与PP粘合而无需任何前处理,简化了工艺。这种粘合剂被证明是功能很强的,失效模式是塑料材料的基体失效,而不是粘合面。它在室温下凝固。该零件的设计比备选的托架设计轻25%,而且系统成本节约超过10%。

性能及专用化

◆ 获奖者
2005款福特Escape的货物管理系统。
◆ 参与的公司
系统供应商:Lear集团。材料处理商:繱CA Packaging公司。材料供应商:JSP国际公司。设备供应商:Lear集团和北美SCA Packaging公司。
◆ 材料
Arpro 可膨胀聚丙烯(EPP).
◆ 讨论
当福特Escape的备胎放置在车辆之下时,为这腾出的空间开启一个安放容器的机会。于是引发了这个系统的研发,使用一个浇铸的EPP环沿着开口在承载面上形成一个支撑结构,其上加了一个模内嵌色的吹塑模盖板组件。然后是一个深拉热成型覆盖的桶状组件。备选的方法将是用层状纤维板制作该系统。那估计需要两台设备、七种工艺和大约五个工人。而吹塑模的方法只需一台设备、四个工艺和两个工人。此外,它比备选方法轻六磅。

原文请见:http://www.autofieldguide.com/articles/120501.html(end)

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