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成立市集轻量化,塑料与小车

时间:2019-08-18 01:00来源:车型图库
在美国11月7-8日举行的汽车行业轻量化高峰会议上,汽车行业专家们齐聚一堂,共同研讨汽车市场的“可持续发展”和“市场营销策略”两大重要议题。 在汽车轻量化发展的大趋势下,

在美国11月7-8日举行的汽车行业轻量化高峰会议上,汽车行业专家们齐聚一堂,共同研讨汽车市场的“可持续发展”和“市场营销策略”两大重要议题。

在汽车轻量化发展的大趋势下,凭借成本低、设计灵活、耐化学,以及美观等系列优势,塑料成为汽车生产商的得力助手,车用塑料在全球范围内逐步扩大。而随着汽车工业的增长,企业在汽车各个领域进行扩张,进而拉动了塑料市场的需求。塑料塑造了汽车行业的未来,而汽车行业则提振了塑料市场,两个行业之间的契合度已经愈发紧密,两者之间的结合为双方的发展与进步递上了橄榄枝。

在生活中,汽车已经成为人们日常出行中越来越重要的交通工具,近年来市场需求上升速度令人瞠目,尤其是像中国这样人口众多、市场需求潜力巨大的发展中国家,当然汽车市场还存在很多的问题,如汽车品牌化战略问题,车用燃油价格问题,汽车使用中的能耗问题,汽车安全性能等等问题,而在此次密歇根举行的会议上,专家们提出了汽车发展的同时也要不断推进汽车的轻量化问题。

塑料塑造汽车行业未来

专家们指出:在原材料市场的迅速发展下,汽车内饰和零件装饰也需要跟进,实现汽车行业的轻量化,因为这不仅是汽车行业实现其自身轻便快捷、审美标准的要求,更是全球汽车产业最大的经营目标。随着汽车市场营销目标的实现,众多设计因素、消费者因素、客户和商业等等因素都随之得到满足。

据测算,一辆轿车自重减少10%,燃油消耗量就相应降低6%——8%,二氧化碳排放量则可减少5%-6%。所以,在节能减排中,汽车轻量化成为行业发展趋势,而具有密度低特点的塑料材料,则成为减轻车体重量的有效途径。

因具有很强的可塑性和灵活性,塑料材质一直是国际设计大师们最依赖的工业材料,美洲驻密歇根州JohnsonControls公司设计总监TomGould称,塑料来源广泛且具有较高的可塑造性,我们可以利用这这些特点创造更多的价值,因此说,塑料是设计师们最好的朋友。

在同等大小的汽车零配件中,塑料产品比钢材在质量上普遍可减轻30%——40%,具有相当明显的轻量化优势。除此外,塑料材料还有设计空间大、制造成本低、功能广泛等优势。综合多方因素,塑料对汽车行业未来之路的塑造方面的作用力非常可观。

不过,设计要达到轻量化的发展要求还依赖于可操作的技术。比如,开发任何一款新产品,设计师们都要通过不断的实验,反复的推敲,最终确定一个最符合要求的方案,就拿医学上使用的假肢来说,设计灵感就来源于大自然中鸟类筑巢的结构特点和原理,模仿鸟巢错综复杂的内部构造和外围边缘设计,来达到病人在假肢使用过程中最小障碍化,最大功效化的目的。反观汽车内饰和零部件也是,一个轻巧的汽车顶部设计要具备音频系统和无盖设计,通过验证了得100%的PET膜结构完全可以达到。

热塑性TPU

与会设计装饰工程专家Gould还称,通常我们做的轻量化设计都被汽车的性能、结构和豪华度所淹没了,但是这不代表轻量化的发展要求不重要。

亨斯迈的两款热塑性聚氨酯产品正在推动汽车配件的运输方式发生变革,为代工生产商和汽车制造商节省大量时间和金钱。运用这两款TPU使得相关产品经久耐用,使用寿命长达5年,同时还大幅降低非正常使用导致产品受损的风险。

通过聚合物方向寻找新的产品替代是现在汽车轻量化发展的主流。复合塑料是设计汽车座椅中更加科学、更加舒适的选择,例如,在HermanMiller公司生产线上,正运行着大量的塑料注塑造制出来的汽车座椅靠背,这种舒适、灵活的无框型座椅靠背设计对汽车内部轻量化起到了巨大作用,可以说,在汽车行业,一种新的应用型综合座椅背完全可以取代传统中钢结构设计的产品。

PolyFlexProducts(以下简称“PFP”)是一家位于美国生产专业衬垫的制造商,目前正采用亨斯迈IROGRAN和AVALON品牌下的两款耐磨TPU产品大幅改善其定制托盘、集装箱、巢箱和货架的性能并延长使用寿命。改用TPU产品之后,确保PFP公司的衬垫产品经久耐用,使用寿命长达5年,同时还大幅降低非正常使用导致衬垫受损的风险。

据统计,在过去十年里,汽车传动系统和底盘区域的塑料使用率增加了40%,而且未来仍将会保持不断的增长态势。国际汽车零部件高级副总裁Maurice Sessel称,如果汽车桥架的轻量化可以实现,那么整个汽车的重量将会大大降低,同时,还有汽车仪表盘如果实现生物膜结构的设计或者更轻的塑料材质,汽车的重量也会降低很多。

工程塑料

设计师们还可以使用更多塑料形式创造更加多样的产品,例如,用聚丙烯薄膜生产的头顶功能膜控制台在使用中不但大大减少了部件本身的重量,还使内饰的整体结构更加牢固、安全,完全不需要钢结构材料的支撑,更大的提高了整车的性能。

世界第三大汽车零部件供应商——麦格纳国际外饰件全球创新总监BrianKrull表示,设计和材料,尤其是高性能塑料和复合材料将会塑造汽车行业的未来。不得不说,这给予了塑料一个高度评价。

还有其他一些产品零件也可以在薄壁上得到实现轻量化,如使用吹塑成型的零部件比金属材质的重量减少5-15%,且结构不受损完全可以保证其完整性,目前这项技术已经小范围的应用。

如果没有工程塑料,汽车轻量化道路将走得异常艰辛。正如Krull提出的其他制造技术关乎零部件的整合,通过“利用短切碳纤维增强复合材料和对金属进行二次压塑成型实现批量化生产”等方式来减少零部件数量以及重量,比如模内装配。灵活的“可变形”表面和空气动力学表面,加上活动组件在确保功能性的同时,也将保证高性能。如果没有工程塑料,要实现汽车造型自由,保持或改善性能和结构强度等,都将变得不可实现。高性能塑料和复合材料则可以创造出无限的机会。

还有,纳米材料也在汽车领域应用很长时间,与传统形式相比,再生碳纤维的应用可以使压缩成型出来的产品节约60%的重量,不过在具体应用中还存在一些小挑战,具体投入运行中还需要一个过程。

碳纤维增强系列ICF塑料

Amit Kulkarni是佛吉亚集团高级产品创新经理,同时也是北美佛吉亚汽车座椅研究员,他阐述了塑料技术在应用中要注意的细节,即生产商和原材料商必须衡量产品在价格和轻量化效益上关系。

AKRO-PLASTIC公司全新碳纤维增强系列ICF塑料基于PA6,PA6.6,PPA,半芳香族PA6.6等的碳纤维含量约在10%至40%之间,除具有碳纤增强热塑性塑料的高模量,高比强度等特性外,ICF产品还具有易于成型,低成本等显著优势。

如何实现塑料产品的突破性设计?Kulkarni总结了以下几点,包含汽车顶部结构可利用泡沫替代金属材料来达到整体水平的量轻化,还有使用塑料生产的汽车后桥架可以在原设备基础上的重量下降20%左右。

ICF系列产品已应用于汽车的底盘、内饰,外饰,发动机周边及多种功能结构件等。使用AKRO碳纤维增强材料的BMW宝马汽车离合器踏板就是其中的成功案例,该部件碳纤维含量约为10%,采用水辅注塑成型,重量减轻了10%,材料刚度、破坏力等机械性能更加优异。由于该部件的轻量化创新,荣获了行业大奖SPEAUTOMOTIVEAWARD2015。

巴斯夫旗下驻美高级开发工程师Kipp Grumm也谈论道,热塑性全膜产品具有纤维的连续性结构,具有这样优势概念的产品再结合注塑和膜结构塑料产品完全可以建立一个强有力的、轻型零部件产业,这样,汽车领域也将进入到具有良好成本效益、环境效益、快速生产周期的时代。

PST:塑料与金属实现超强粘接

最后,会议阐述了要建立一个更加完善的轻量化汽车市场企业必须建立一个专业创新团队。Gould说,我们要想实现以上的远大目标,在设计上必须先达到一定的水准,最有效的方法就是与具有强烈兴趣的合作团队建立合作关系,这样可以在一定程度上推进产品的开发与应用,有了强大的建设团队就没有创造不了的产品。

为了在注塑成型过程中以超高的粘接强度实现塑料与金属的粘接,AKRO-PLASTIC与德国Plasmatreat公司在过去的两年中成功合作研发了一项新型系统解决方案PST(Plasma-SealTight)。作为合作伙伴,塑料粒子生产商AKRO-PLASTIC公司已为这项等离子技术专门开发了配混料,以使其化学组成与等离子粘接促进层正相匹配。

目前,这项新技术的发展已经进入到包括电子、汽车和其他细分行业的塑料零部件加工商共同参与的基于组件的项目开发阶段。

汽车行业提振塑料市场

塑料材料对汽车行业轻量化发展过程中发挥着无可估量的作用,不仅如此,塑料之于汽车,还有设计空间大、制造成本低、功能广泛等优势。因此,在技术不断取得突破的情况下,汽车塑料产品应用逐渐增多。

从汽车外装饰件(后保险杠、汽车大灯壳、汽车装饰条、后视镜、把手、挡泥板等)到汽车内装饰件(中控想后壳、杯架、座椅装饰侧板、安全气囊上盖、面板、上仪表板、装饰箱、中央通道护板、储物盒、变速箱等),从功能件到结构件,塑料材料可谓是无处不在,随着技术的提升,甚至出现了全塑车身,塑料产品在汽车行业的覆盖范围可谓越来越广,这些都在很大程度上提振了塑料市场。

笔者结语:

随着科技的进步,塑料行业与汽车行业结合了,并且结合得愈发融洽愈发紧密。目前,中国、日本和印度的应用行业发展迅猛,中国、印度、台湾和韩国对汽车行业的需求不断增长,从而刺激了车用塑料的消费,因而亚太地区成为汽车塑料最大的市场,并且可能在预测期内呈现最高涨幅。数据显示,亚太地区在全球汽车塑料市场占据主导地位,其在2016年占全球汽车塑料需求的55%以上。而包括德国、意大利和法国在内的欧洲地区则成为车用塑料的第二大市场,北美地区是第三大消费市场。在大需求的刺激拉动下,塑料可谓是汽车行业的香饽饽。塑料行业与汽车行业相互促进,使两大行业一步步达到双赢的最佳状态。

编辑:车型图库 本文来源:成立市集轻量化,塑料与小车

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