在格栅与保险杠之间

来源:荣格国际塑料商情

发布时间:2019年5月14日下午 05:05:50

包含热塑性发泡材料、金属嵌件以及自适应空气动力学的热塑性轻量化设计 大型SUV的高要求和更严格的二氧化碳法规迫使制造商不断取得新的进展。外饰部件应该更轻便、功 能性更强、效率更高。因此,除现有产品组合之外,Magna Exteriors还扩大了其设备产品系列,包括新的 连接技术等制造工艺,以便为市场提供多材料工艺组合。

采用混合设计的组件造型轻巧, 而当代汽车结构中的组件数量 日益增多。基于材料的轻量化工作与多材料结合正在同步并行。

塑料为减轻质量和减少组件数量提供了极大的可能性。 作为 Magna International 的 成员 之 一,Magna Exteriors 已在其面板和格栅的经典产品组合上实现超越,引入了塑料升降门、 主动式气动部件以及由碳纤维复合材料 制成的外饰部件(标题图)。

“Magna Exteriors设计团队2018未来汽车概念”的汽车概念包括许多新 的发展。但其中一些仍然必须在道路上接受检验(© Magna Exteriors)

除了经典的注射成型外,Magna Exteriors 还在批量生产中采用各种生产工艺。这些措施,连同玻璃和碳纤维材 料的生产,为汽车供应商提供了许多新的可能性。

与竞争对手相比,Magna Exteriors在升降门领域采用了纯热塑性塑料的概念——根据刚度要求采用各种方式增强。 Magna Exteriors 最早于 1999 年开始为 一家欧洲高级汽车生产商生产热塑性升 降门,随后又进行了其它欧洲产品的创 新。2014 年,Magna Exteriors 为北美市场的日产 Rogue 提供了第一款热塑性 升降门,随后是 2019 年的吉普切诺基 和的本田豪华 SUV——阿库拉 RDX。 Magna Exteriors 还为两款中国车型生产 过热塑性升降门。在世界范围内,Magna Exteriors已经生产了300多万个升降门, 显著降低了产品重量,并赋予产品更大的 设计自由度和更低的装配复杂性。

长玻纤增强型聚丙烯升降门内板

这是一种由长玻纤增强型聚丙烯制 成的升降门内板,通过在模具中起纹而 集成了内饰部件。此外,还可以根据不 同的内饰颜色进行配色。升降门内板与 离线喷漆的外板结合在一起,并根据产 品规格,通过增强框架或小金属板嵌入 件进行加固。在许多车辆中,内板已经 集成了后扰流板的下部结构。这种一体 式外壳概念,能以远低于多件式扰流器 概念的生产成本进行上漆和生产。

热塑性升降门作为完整的模块提供, 集成了许多部件,包括配线、天线、灯、 挡风玻璃雨刷器及后窗。图 1 所示为带 有小金属板嵌入件(左)和闭式复合材 料框架(右)的升降门示例。

图1带锁和铰链板的升降门(左),以及带复合材料框架的升降门 (右)(© Magna Exteriors)

Magna Exteriors 也依靠增强框架区 域的统一轻量化设计。这就是为什么复 合材料框架设计需要通过适当的生产工艺开发而来。不同方向的玻璃纤维缠绕在聚氨酯芯上,最多可达 6 层。然后, 在高压树脂传递成型(HP-RTM)工艺中用聚氨酯浸渍(图 2)。正因为如此,具 有很强结构刚度的框架可以与即时集成的连接器铰链以及锁定连接器一起构建。

图2 一种新型玻璃纤维卷绕机,使框架结构轻 巧而稳定。玻璃纤维缠绕在聚氨酯芯周围,并 采用HP RTM工艺浸渍(© Magna Exteriors)

对于热塑性发泡工艺的投资

这种创新的轻量化工艺不仅适用 于新产品线,也适用于主流产品,如保险杠等, 以实现减重的目的。Magna Exteriors 在其位于捷克共和国利贝雷茨的技术中心投资了 20 万欧元,用于生产物理热塑性发泡生产线。从今年开始, 生产出比标准注塑件轻 20% 的不可见增 强件将有可能实现。

这种热塑性发泡工艺使用了一种 特殊模具,在获得更轻巧部件的同时, 不降低其机械性能(图 3)。它以较高 的熔体流动性进行填充,通过充气形成较薄的壁厚来完成的。然后打开模具以实现熔体的膨胀。经过膨胀步骤,在壁 厚中形成夹层结构,虽然是泡沫结构, 却仍保持了部件的大部分机械性能。从 2019 年开始,这一生产过程将被集成于 Magna Exteriors 的几台注塑机中,应用 于新型保险杠的批量化生产。

图3 发泡热塑性塑料部件的横截面(© Magna Exteriors)

Magna Exteriors 公司位于德国埃斯 林根的轻量化生产中心专注于轻量化生 产,以满足汽车制造商对车身车间多材 料设计及对汽车外饰复合材料产品日益增加的要求。该技术中心可以根据原型标准在立式注塑机(型号:ngel V-Duo 2300,制造商:Engel Austria GmbH, 奥地利施韦特贝格)上生产汽车外饰件, 并可测试新材料和新工艺。车身车间的 结构部件,如福特下支架(图 4)或 A 级 碳纤维材料部件,是根据客户的要求开发 和生产的。Magna Exteriors 还开发了采 用碳纤维板成型复合材料的概念,以取 代钢质框架。图 5 中的部件重量减轻了 30%,且部件数量也从 45 个减少到 8 个。

图4 碳纤维下支架是Magna公司和福特公司之 间的一个研发项目的成果。两家公司研究了有 关碳纤维复合材料在底盘应用中的技术挑战。

空气动力学应用

Magna Exteriors 不仅依靠结构轻量化措施,还采用可改善汽车空气动力学 性能的新型替换部件,来支持车辆的二氧化碳平衡。除了主动进气格栅百叶(图 5),开发清单中还包括可根据不同的车 辆驾驶条件设置为主动或被动式的空气导流板和扰流器(图 6)。能影响车轮空 气阻力的主动式车轮导流板(主动式车轮襟翼),也是欧洲 OEM 制造商可能的 开发目标,供应商可通过执行器和 CFD 模拟等予以支持。作为模块化的一部分, Magna Exteriors 公司试图将此类气动产 品集成到前端模块中。

图5 可见的主动进气格栅百叶由碳纤维板成型 化合物制成,成功降低了重量并减少了部件数 量(© Magna Exteriors)

为了满足未来的电动车要求, Magna Exteriors 投资、创建并开发了能够支持汽车制造商发展的工艺和组件。 它们不仅可以改进现有产品的生产工艺, 而且还将利用新型材料和生产方法开辟出车辆外饰及车身结构方面的先进产品 领域以及更多可能性。

图6 主动式空气动力部件的更多示例,包括主动式空气导流板/扰流板(左)和活动式车门槛板 (右)(© Magna Exteriors)

 

 

本文翻译自kunsstoffe International杂志

作者:Johannes Götzelmann,工程硕士(FH),Magna Exteriors GmbH欧洲公司的产品与工艺开发总监。

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