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          以塑代鋼,玻璃纖維氈增強熱塑性復合材料(GMT)在汽車上的應用

          作者:博興復合材料 時間:2021-12-01

             GMT是以熱塑性樹脂為基體,以玻璃纖維氈為增強骨架的新穎、節能、輕質的復合材料,是目前國際上極為活躍的復合材料開發品種,被視為世紀新材料之一。GMT一般可以生產出片材半成品,然后直接加工成所需形狀的產品。GMT具備復雜的設計功能,以及出色的抗沖擊性,同時易于組裝和再加工,并因其強度和輕巧性而倍受贊譽,使其成為替代鋼并減少質量的理想結構部件。

            一、GMT材料的優點

            1、比強度高:GMT的強度和手糊聚酯玻璃鋼制品相似,其密度為1.01-1.19g/cm,比熱固性玻璃鋼(1.8-2.0g/cm)小,因此,它具有更高的比強度。

            2、輕量化、節能:用GMT材料做的汽車門自重可從26Kg降到15Kg,并可減少背部厚度,使汽車空間增大,能耗僅為鋼制品的60-80%,鋁制品的35-50%。

            3、與熱固性SMC(片狀模塑料)相比,GMT材料具有成型周期短、沖擊性能好,可再生利用和儲存周期長等優點。

            4、沖擊性能:GMT的吸收沖擊的能力比SMC高2.5-3倍,在沖擊力作用下,SMC、鋼和鋁均出現凹痕或裂紋,而GMT卻安然無恙。

            5、高剛性:GMT里含有GF織物、即使有10mph的沖擊碰撞,仍能保持形狀。

            二、GMT材料在汽車領域的應用

            GMT片材比強度高、可制得輕質部件,同時設計自由度高、碰撞能量吸收性強、加工性能好,從上個世紀90年代開始在國外被廣泛應用于汽車工業中。而隨著燃油經濟性,可回收性和易加工性的要求不斷提高,汽車行業用GMT材料市場也將繼續穩步增長。目前,GMT材料在汽車工業中的應用廣泛,主要有座椅骨架、保險杠、儀表板、發動機罩、電池托架、腳踏板、前端、地板、護板、后牽門、車頂棚、行李托架、遮陽板、備用輪胎架等部件。

            1. 座椅骨架

            福特汽車公司2015 Ford Mustang 跑車上的第二排座椅靠背壓縮成型設計由一級供應商/加工商Continental Structural Plastics公司采用Hanwha L&C的45%單向玻纖增強的玻璃纖維氈熱塑性復合材料(GMT)和Century Tool & Gage的模具,模壓成型,成功地滿足了極具挑戰性的保持行李負載條件下的歐洲安全法規ECE。該部件需要進行100多次FEA迭代才能完成,從早期的鋼結構設計中省去了五個零件,并且在更薄的結構中每輛車可節省3.1千克,也更易于安裝。

            現代全新途勝2015款全車尾的防撞梁為GMT采用的就是材料,相比鋼材材質產品重量更輕,緩沖性能更好,在減輕車重、降低油耗的同時,保證了安全性能。

            3. 前端模塊

            奔馳在其S級豪華雙門轎跑車中選擇Quadrant Plastic Composites GMTex™織物增強熱塑性復合材料作為前端模塊元件。

            4. 車身下護板

            由Quadrant Plastic Composites用高性能GMTex™制造的車身下罩保護應用于梅賽德斯越野特別版。

            5. 尾門骨架

            GMT尾門結構除了可以實現功能集成和減輕重量的通常優勢外,GMT的可成型性也實現了鋼或鋁不可能實現的產品形式,應用于日產Murano、Infiniti FX 45等車型。

            6. 儀表板框架

            GMT制造儀表板框架的新概念已在福特集團的幾種型號上使用:沃爾沃S40和V50,馬自達3和福特C-Max。這些復合材料能夠實現廣泛的功能集成,特別是通過將車輛橫梁以薄鋼管的形式包含在模制件中,并且與傳統方法相比,重量大大減輕,而無需增加成本。

            7. 蓄電池托架

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