汽車(chē)輕量化并不僅僅是單純的減重，還需要同時(shí)兼顧產(chǎn)品功能、成本及質(zhì)量等要素。就“以塑代鋼”而言，主要有三個(gè)途徑：優(yōu)化材料質(zhì)量;模塊化與集成化；結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)這三個(gè)途徑也不是相對(duì)獨(dú)立的，而是相輔相成的。那今天我們就來(lái)說(shuō)一說(shuō)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP在汽車(chē)內(nèi)外飾模塊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

一、 什么是模塊化？

所謂模塊化，就是指在設(shè)計(jì)時(shí)把整車(chē)按功能分成幾大獨(dú)立的模塊，每個(gè)模塊上集成多個(gè)零件或總成，如將儀表板、儀表板橫梁、空調(diào)系統(tǒng)等零件集成一個(gè)模塊，各模塊之間的連接是固定的，不會(huì)因?yàn)槠渲辛慵蛘呖偝傻淖兓淖?，在裝配時(shí)以模塊為基礎(chǔ)通過(guò)機(jī)械手安裝在車(chē)身上。這種新型的作業(yè)方式，就是在20世紀(jì)90年代后期開(kāi)始興起的集成單元化，也就是模塊化裝配方式。

基本汽車(chē)的總裝是分成9大模塊完成的，包括前端模塊、前保險(xiǎn)杠總成、后保險(xiǎn)杠總成、車(chē)門(mén)模塊、儀表板總成、座椅、其他內(nèi)飾件、底盤(pán)零件和動(dòng)力總成模塊。

模塊化優(yōu)勢(shì)是可以為汽車(chē)制造商帶來(lái)很多效益：縮短生產(chǎn)線，減少裝配時(shí)間及所需勞動(dòng)力；降低生產(chǎn)成本；提高產(chǎn)品質(zhì)量；減少采購(gòu)項(xiàng)目，優(yōu)化供應(yīng)商管理；節(jié)省倉(cāng)儲(chǔ)空間，優(yōu)化裝配平臺(tái)；與模塊供應(yīng)商分?jǐn)傃邪l(fā)與投資風(fēng)險(xiǎn)。

此外，以少變應(yīng)多變的模塊化生產(chǎn)，使不同車(chē)型使用相同的駕駛艙模塊結(jié)構(gòu)的案例在越來(lái)越多的駕駛艙平臺(tái)上得以實(shí)現(xiàn)，降低了開(kāi)發(fā)和集成費(fèi)用，使共享零件成本大幅降低。

二、 長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)塑料在汽車(chē)模塊化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1. 前端模塊總成

前端模塊起著連接汽車(chē)前端和功能集成的作用。一般，前端模塊可以包括六大部件，即：前端支架（系統(tǒng)集成的平臺(tái)）、冷卻空調(diào)系統(tǒng)（包括動(dòng)態(tài)進(jìn)氣格柵）、信號(hào)和照明系統(tǒng)、車(chē)身保護(hù)和外觀造型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、傳感器和駕駛輔助系統(tǒng)以及行人保護(hù)系統(tǒng)。從前保險(xiǎn)杠到風(fēng)扇護(hù)罩，都有可能集成到前端模塊上。通過(guò)提高系統(tǒng)集成度，可以顯著降低部件成本和安裝成本。

圖 前端模塊部件，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)前端模塊需采用10-20個(gè)鋼板沖壓件焊接而成，需要可發(fā)多達(dá)65套以上的模具，最終產(chǎn)品重量為5.5KG。而采用LFT-PP制作的前端模塊，可以應(yīng)用模壓成型技術(shù)將20多個(gè)沖壓件有效地集成化，只需一套模具就可完成整個(gè)產(chǎn)品的一次性成形，且重量為3.5KG，可實(shí)現(xiàn)減重30%，同時(shí)降低模具成本及生產(chǎn)安裝工序。

因此，近幾年，汽車(chē)前端模塊的發(fā)展非常迅速，已經(jīng)成為汽車(chē)模塊化的核心部件，也是各大整車(chē)廠研究的重點(diǎn)之一。前端模塊對(duì)材料的要求主要是力學(xué)性能和耐溫性能，而LFT-PP的力學(xué)性能及耐溫性能優(yōu)越，且質(zhì)輕、價(jià)格低廉，為各大車(chē)企偏愛(ài)。

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解密：汽車(chē)前端模塊為何鐘愛(ài)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯（LFT-PP）

長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP在汽車(chē)5種結(jié)構(gòu)件上的創(chuàng)新應(yīng)用

中廣核俊爾研發(fā)的俊剛TM系列中的長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（LFT-G）和高強(qiáng)度聚酰胺（GFPA），具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐熱性能，可以滿(mǎn)足汽車(chē)前端模塊輕量化、高度集成化、高設(shè)計(jì)自由度、高剛度和優(yōu)良耐環(huán)境性能的要求，已成功應(yīng)用于多款車(chē)型的前端模塊。

圖 中廣核俊爾PP-LGF材料應(yīng)用于前端模塊

由Shape Corp.使用塞拉尼斯Celstran 40-20 Black LFT-PP材料注塑成型的“帶有主動(dòng)進(jìn)氣格柵”的結(jié)構(gòu)前端模塊，榮獲了SPE“車(chē)身外飾”類(lèi)別獎(jiǎng)：它被用于2016福特SuperDuty皮卡上，采用了無(wú)金屬加強(qiáng)件的全復(fù)合材料設(shè)計(jì)，是第一款用于重型皮卡平臺(tái)的“主動(dòng)進(jìn)氣格柵（AGS）-注塑成型”的LFT-PP 前端模塊（FEM）支架，可令每輛汽車(chē)減輕了1.4kg的重量，節(jié)省了$3USD的成本。

圖 塞拉尼斯LFT-PP制成的前端模塊，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

圖  橡塑展上展出的可隆普拉斯LFT-PP材質(zhì)前保險(xiǎn)杠

主要參考文件：低能耗汽車(chē)的前端模塊設(shè)計(jì)，絕對(duì)干貨！

2. 車(chē)門(mén)模塊

車(chē)門(mén)模塊主要包括門(mén)護(hù)板總成、玻璃升降系統(tǒng)、外后視鏡、車(chē)門(mén)線束總成、密封條、揚(yáng)聲器總成等。與傳統(tǒng)車(chē)門(mén)裝配方式相比，模塊化裝配更易于操作，提升裝配效率和質(zhì)量，節(jié)約成本。

在車(chē)門(mén)模塊開(kāi)發(fā)的過(guò)程當(dāng)中，更加優(yōu)質(zhì)的選材方案也在不斷試驗(yàn)，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料憑借其優(yōu)良的抗沖擊性能、抗蠕變性能、強(qiáng)度高、耐腐蝕、易成型等優(yōu)點(diǎn)，成為更多車(chē)企的選擇。

2010年，現(xiàn)代索納塔塑料車(chē)門(mén)模塊采用SABIC STAMAX長(zhǎng)玻纖PP材料，將21個(gè)組件集成到一個(gè)注塑成型的部件中，并將五個(gè)裝配流程精簡(jiǎn)為一，是總車(chē)重量減輕約4磅（2公斤），獲得了第40屆SPE汽車(chē)創(chuàng)新獎(jiǎng)。

圖 采用SABIC STAMAX長(zhǎng)玻纖PP 制作的現(xiàn)代索納塔塑料車(chē)門(mén)模塊，圖片來(lái)自SPE

2011年，新福特Fiesta車(chē)型前門(mén)模塊由Owens Coring汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)成功，該車(chē)門(mén)模塊集成了多種功能元件，諸如門(mén)鎖、車(chē)門(mén)玻璃升降器、揚(yáng)聲器、防盜裝置等，采用的載體材料是DSM公司的牌號(hào)為StaMax P30YM240長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，同鋼車(chē)門(mén)相比，其重量減少了50％。

圖 LGF-PP制造的福特Fiesta后車(chē)門(mén)，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

此外，馬自達(dá)6車(chē)門(mén)內(nèi)板，一汽奔騰B70等皆采用LGFPP制造。近兩年的橡塑展上，也有相關(guān)產(chǎn)品展示出來(lái)。

圖  橡塑展上俊爾展出的LFT-PP門(mén)內(nèi)板產(chǎn)品

3. 儀表板模塊

儀表板模塊主要包括儀表板本體、儀表線束、儀表橫梁、轉(zhuǎn)向管柱、組合儀表、組合儀表罩、DVD或CD、中控面板、儲(chǔ)物盒、陽(yáng)光溫度傳感器等。與傳統(tǒng)的儀表板裝配相比，模塊化裝配耗時(shí)短，投入人力較少，降低車(chē)內(nèi)遺留件、面漆劃傷等風(fēng)險(xiǎn)，裝配質(zhì)量穩(wěn)定，過(guò)程管控及成本投入較低。

圖 儀表板模塊示意圖，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

儀表板本體骨架：對(duì)于軟質(zhì)儀表板骨架材料，采用LGFPP比填充PP材料強(qiáng)度更高、彎曲模量更改，流動(dòng)性更好些，在相同強(qiáng)度下，儀表板設(shè)計(jì)厚度可減薄從而減重，一般減重效果約20%。同時(shí)，可將傳統(tǒng)的多個(gè)部件儀表盤(pán)托架發(fā)展為單個(gè)模塊。此外，儀表板前除霜風(fēng)道本體、儀表板中間骨架選材，一般與儀表板本體骨架采用同一種材料，可進(jìn)一步提升減重效果。

2011年福特翼虎及福特Kuga儀表板(采用TrexelMuCell微孔泡沫注塑成型技術(shù)和SABIC的PP-LGF20制造)，和普通注塑制造的填充聚丙烯儀表板相比，此應(yīng)用產(chǎn)品將每輛車(chē)減輕了0.45kg，生產(chǎn)時(shí)間縮短15%，成本降低3美元。目前，寶馬、奧迪等中高端軟質(zhì)儀表板骨架，大多采用長(zhǎng)玻纖塑料制造作為儀表板骨架材料。比如，2010年BMW公司7系轎車(chē)儀表板骨架通過(guò)采用長(zhǎng)玻纖塑料，儀表板成品能夠比傳統(tǒng)材料重量降低20%。同時(shí)，長(zhǎng)玻纖聚丙烯材料可與BMW公司自動(dòng)化整體發(fā)泡注塑技術(shù)相兼容;采用較少的原材料就能實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)度和剛度，并且能夠使儀表板具有更優(yōu)良的性能。目前，寶馬3/5/7系、奔馳E等高端汽車(chē)儀表板骨架皆采用LGFPP材料。

圖 橡塑展上納巖展出的LFT-PP材質(zhì)儀表板骨架

同期會(huì)議：

10月20日艾邦將于蘇州舉行第一屆特種工程塑料發(fā)展與應(yīng)用論壇，詳細(xì)進(jìn)來(lái)看看！

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