潛力巨大 塑料走進(jìn)汽車輕量化領(lǐng)域

　　汽車為什么要輕量化?理由很簡(jiǎn)單，做起來(lái)卻不易。隨著節(jié)能環(huán)保法規(guī)收緊，以及消費(fèi)者對(duì)汽車油耗日益敏感，汽車輕量化已經(jīng)成為了解決這些問(wèn)題的最主要手段。經(jīng)計(jì)算，整車每減重100kg相當(dāng)于百公里油耗較少0.35l，相當(dāng)于每公里CO2排放量減少9g。實(shí)現(xiàn)輕量化的方法有多種，除了改進(jìn)生產(chǎn)工藝、優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)外，新材料的應(yīng)用成為了最主流的輕量化方案。

　　所謂輕量化是建立在不犧牲汽車安全性能的前提下存在的，我們聽說(shuō)過(guò)高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)鋼等傳統(tǒng)輕量化材料，也聽說(shuō)過(guò)鎂鋁合金、碳纖維等更高端的材料。然而受制于高昂的成本，目前除了寶馬之外尚未看到哪家車企在量產(chǎn)車上采用碳纖維。一邊是成本、一邊是安全，車企在這種“兩難”境地下開辟出了一條新的道路——采用塑料件。安全對(duì)汽車來(lái)說(shuō)固然很重要，然而，鋼/鋁材外飾件有一個(gè)最大缺陷，就是零件材料的厚度無(wú)法改變。汽車每個(gè)部位的安全標(biāo)準(zhǔn)是不同的，鋼/鋁材的這種特性會(huì)造成部分區(qū)域的過(guò)度設(shè)計(jì)，無(wú)謂地增加了造車成本。此外，考慮到汽車一旦與行人發(fā)生碰撞，行人與車身的接觸部位其實(shí)更需要采用較軟、有彈性的材質(zhì)，這就給了塑料件很大的發(fā)揮空間。

　　塑料雖然密度小，本身強(qiáng)度也不高，但是塑料制品的優(yōu)勢(shì)在于彈性高。在受到?jīng)_擊時(shí)，塑料制品會(huì)發(fā)生彈性變形，能夠吸收大量的沖擊能量。現(xiàn)在汽車的內(nèi)飾件基本都是選用塑料就是為了增強(qiáng)緩沖作用保護(hù)駕駛艙的乘員。彈性高的另外一個(gè)好處是可以吸收和降低車輛的振動(dòng)，也能夠提高舒適性。另外，塑料的耐腐蝕性也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼材，即便表層漆面受損，也不會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

　　而塑料之所以受到如此青睞的最重要的原因，就是可塑性強(qiáng)。塑料能夠與其他材料形成復(fù)合材料，并且可以根據(jù)組成成分不同添加不同的填料和增塑劑等成分來(lái)改變材料的部分性能，比如強(qiáng)度和耐熱性等，以適應(yīng)車身不同部件的不同要求。

　　作為汽車的發(fā)明者，奔馳在車身輕量化領(lǐng)域肩負(fù)著更重的責(zé)任和使命。2012年，奔馳發(fā)布了一款名為F125的氫動(dòng)力概念跑車。該車主要由碳纖維、鋁合金以及塑料聯(lián)合打造而成，在保證車身剛性的同時(shí)將車身輕量化做到了極致。另外，凱迪拉克和福特也是汽車輕量化的杰出代表，凱迪拉克在發(fā)動(dòng)機(jī)罩上已經(jīng)使用了纖維增強(qiáng)塑料，而福特則正在研究如何降低生產(chǎn)碳纖維部件的成本。同年的北京車展上，長(zhǎng)城展出的哈弗E概念車的7個(gè)車窗組件，均采用德國(guó)一家材料科技公司的?？寺【厶妓狨?，并配有大尺寸全景天窗。這是我國(guó)本土汽車制造商首次如此大范圍應(yīng)用聚碳酸酯車窗。

　　近日，筆者試駕了國(guó)產(chǎn)2015款沃爾沃XC60，新車的尾門采用了“以塑代鋼”技術(shù)，供應(yīng)商是延鋒彼歐汽車外飾系統(tǒng)有限公司。據(jù)了解，延鋒彼歐從1995年至今，分別為上海大眾、上海通用、長(zhǎng)安福特、北京奔馳戴姆勒克萊斯勒、上海汽車、長(zhǎng)安馬自達(dá)、長(zhǎng)安鈴木、東風(fēng)神龍、廣汽汽車、一汽大眾、華晨寶馬等主機(jī)廠主要車型提供保險(xiǎn)杠等外飾產(chǎn)品和解決方案。最新應(yīng)用該公司塑料尾門方案的品牌還包括沃爾沃(XC60)、奇瑞捷豹路虎、長(zhǎng)安標(biāo)致雪鐵龍(DS6)、上汽榮威(e50)、東風(fēng)神龍、東風(fēng)雷諾等。

　　目前，塑料尾門大致有兩種方案，一種是全熱固性材料方案，另一種是延鋒彼歐獨(dú)創(chuàng)的higate(Hybrid Tailgate)方案。前者早在上世紀(jì)90年代就已出現(xiàn)，沃爾沃的多款車型都應(yīng)用了此類塑料尾門，它是第一代塑料尾門的概念，內(nèi)板和外板都是熱固性的SMC材料。后者目前在標(biāo)致雪鐵龍、捷豹路虎、沃爾沃的多款車型上都已應(yīng)用，它是第二代塑料尾門概念，其內(nèi)板還是SMC材料，外板采用的則是熱塑性塑料，包括PP、PC/ABS等。

　　Higate方案尾門采用先噴涂后粘接的方式進(jìn)行生產(chǎn)，由于外板采用注塑成型后噴涂，油漆表面質(zhì)量好于全熱固性材料方案。熱塑性材料的低模量使此類塑料尾門在低速碰撞之后有自動(dòng)復(fù)原的功能，降低了維修概率和成本，外板的注塑成型使整車的造型自由度大幅提升。此外，選用低膨脹系數(shù)的材料有助于整體尾門尺寸的控制。塑料尾門相比鈑金件減重幅度達(dá)到25-35%。據(jù)悉，根據(jù)車型級(jí)別的不同(大、中、小型SUV或兩廂車)，延鋒彼歐將針對(duì)性地采取不同的塑料尾門方案來(lái)滿足不同的需求。

　　汽車輕量化是一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)過(guò)時(shí)的話題，時(shí)代在進(jìn)步，技術(shù)在更迭，總有新的技術(shù)登上舞臺(tái)，也會(huì)有老舊技術(shù)被淘汰。而目前看來(lái)，塑料將會(huì)是當(dāng)前最具潛力的輕量化材料。