2008年年底,梅赛德斯C级轿车的发动机有了一个塑料油底壳。那么,下一个被替代的是谁?材料专家们对车辆的结构进行称量了吗?
不断增加的塑料材料
在进气管之后、缸盖罩下面、位于机油过滤器旁,出现的是梅赛德斯发动机的塑料油底壳。而在此之前,梅赛德斯发动机油底壳的材料一种是铝合金材料。**款采用这种塑料油底壳的是梅赛德斯C级轿车四缸柴油发动机。这种聚酯材料(PA 66 GF 35)的优点是:比它的金属老前辈的重量要轻1.1kg。另外的优点还有:价格相对较低的塑料模具和省略了金属油底壳的后续机械加工。这两项就可以把油底壳的价格降低30%~40%。
“汽车工业中的塑料材料”专业大会的***RudolfStauber教授以及梅赛德斯的竞争对手宝马集团公司材料和强度部门的***预言:汽车工业中使用的塑料零部件将会从目前的占汽车重量的16%(不含热塑性塑料)增加到20%。
Rudolf Stauber教授认为,在现代化的汽车制造中,聚酯材料有着极为重要的作用;它能**地把复杂的几何形状、结构与经济的生产方式很好地结合在一起。也就是说:不仅是具有减轻重量的优点,而且,聚酯材料也会带来价格方面的好处。
巴斯夫公司汽车制造应用技术部的***Walter Rau先生也认为,随着**种需要承受扭矩的汽车零件采用塑料材料之后,汽车工业就找到了下一个突破口:轿车的塑料油底壳。塑料油底壳大批量投入使用之后,这一目标即大功告成。
他的看法是:迄今为止,所有被安装使用的变速器油底壳或者发动机油底壳,包括奔驰C级轿车的油底壳,更多的像一个“盖”,而不像一个“盆”。今天在大多数轿车中使用的发动机油底壳属于一种“支撑性”的油底壳,它们支撑着上面的发动机变速器。因此,Walter Rau先生认为,这类油底壳将会是下一个被塑料材料替代的产品。
极有潜力的塑料材料
另一种在汽车制造领域中极有潜力的塑料材料是PPA(聚邻苯二甲酰胺)。这种热塑性塑料的价格在PA和价格昂贵的高强度塑料(例如PPEK聚醚醚酮)之间。根据Evonik公司的高强度塑料市场***Ursula Keil先生的介绍,利用VESTAMID HTplus,Evonik公司成为了世界上**一家提供PPA材料汽车零部件的企业。这种塑料材料的优点是:除了与使用密封件的金属件相比,重量较轻之外,这种材料制作的零件还便于装配。
图2全部由塑料材料制造的轿车:由Senoplast和GTF**技术公司小批量生产
奥地利Senopast集团公司的Thomas 先生则认为:在利用塑料代替金属材料时首先要把低档车和**车分开。在新工业化国家的低档车中,塑料零部件的利用率是在缩小,至多是保持不变,如Dacia Logan轿车以及Tata Nano轿车。在Tata Nano**轿车中,其B立柱内侧不再是金属铁板制作。而对于小批量和低档车,又出现了金属材料强烈的回潮。他认为彩色塑料的汽车蒙皮零件有着特殊的发展潜力。例如在电动车辆中,彩色塑料蒙皮可以成为一种标准配置。
在曼海姆大会期间,Senoplast公司和GFT**技术公司展示了一辆由纯塑料材料制造的、通过了UTAC/法国(50km/h,正面碰撞)小批量生产认证的轿车。
Quadrant塑料合成材料公司RalfSeufert先生对此的看法是:车前、车后的碰撞结构以及车架结构是目前以塑带钢研发的重点。他认为,在这些部位,塑料压制技术结合长玻璃纤维增强的GMT塑料和织物纤维增强的GMTex塑料在减轻车辆重量方面有着巨大的潜力。
在汽车内饰中的应用
在汽车内部装饰物中,以塑带钢也很有发展前途。在汽车内饰中,工程师们有可能研发出一种新型的、重量轻、弯曲刚性大的大型成型件。它的易触摸表面应具有很好的手感、具有降低噪音的性能。
由Firma Trocellen公司研发的合成材料在注塑时加入了约2~4mm的聚酯发泡材料,*后与聚氨酯材料Baypreg F一起制成一种“三明治”结构的合成材料,它具有蜂窝状内芯和玻璃纤维增强的外层。其中的发泡材料提高了吸收噪音的性能,可把噪音降低4dB。这种合成材料的回收再利用也非常方便。回收再利用技术的专业公司——Wipag有限责任股份公司的专家们研发了一种合成材料分离技术,能够将多层(粘接的、背面涂塑的零部件和双层零件、SkinForm零件)的、有着热塑性基体材料(例如PA,PHBT)的合成材料分离开来,分离后的回收率达99.85%。
结束语
塑料材料在汽车工业领域中应用的*低要求仍然是其长期的工作温度性能。也就是说:未来的塑料材料要能够承受发动机燃烧室(至1 000℃)的高温。