汽車輕量化并不僅僅是單純的減重，還需要同時兼顧產(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，同時這三個途徑也不是相對獨立的，而是相輔相成的。那今天我們就來說一說長玻纖增強PP在汽車內(nèi)外飾模塊設(shè)計中的應(yīng)用。

一、 什么是模塊化？

所謂模塊化，就是指在設(shè)計時把整車按功能分成幾大獨立的模塊，每個模塊上集成多個零件或總成，如將儀表板、儀表板橫梁、空調(diào)系統(tǒng)等零件集成一個模塊，各模塊之間的連接是固定的，不會因為其中零件或者總成的變化而改變，在裝配時以模塊為基礎(chǔ)通過機械手安裝在車身上。這種新型的作業(yè)方式，就是在20世紀90年代后期開始興起的集成單元化，也就是模塊化裝配方式。

基本汽車的總裝是分成9大模塊完成的，包括前端模塊、前保險杠總成、后保險杠總成、車門模塊、儀表板總成、座椅、其他內(nèi)飾件、底盤零件和動力總成模塊。

模塊化優(yōu)勢是可以為汽車制造商帶來很多效益：縮短生產(chǎn)線，減少裝配時間及所需勞動力；降低生產(chǎn)成本；提高產(chǎn)品質(zhì)量；減少采購項目，優(yōu)化供應(yīng)商管理；節(jié)省倉儲空間，優(yōu)化裝配平臺；與模塊供應(yīng)商分攤研發(fā)與投資風險。

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

二、 長玻纖增強塑料在汽車模塊化設(shè)計中的應(yīng)用

1. 前端模塊總成

前端模塊起著連接汽車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）、冷卻空調(diào)系統(tǒng)（包括動態(tài)進氣格柵）、信號和照明系統(tǒng)、車身保護和外觀造型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、傳感器和駕駛輔助系統(tǒng)以及行人保護系統(tǒng)。從前保險杠到風扇護罩，都有可能集成到前端模塊上。通過提高系統(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，圖片來自網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)前端模塊需采用10-20個鋼板沖壓件焊接而成，需要可發(fā)多達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多個沖壓件有效地集成化，只需一套模具就可完成整個產(chǎn)品的一次性成形，且重量為3.5KG，可實現(xiàn)減重30%，同時降低模具成本及生產(chǎn)安裝工序。

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

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解密：汽車前端模塊為何鐘愛長玻纖增強聚丙烯（LFT-PP）

長玻纖增強PP在汽車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系列中的長玻纖增強熱塑性復合材料（LFT-G）和高強度聚酰胺（GFPA），具有優(yōu)異的力學性能和耐熱性能，可以滿足汽車前端模塊輕量化、高度集成化、高設(shè)計自由度、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“帶有主動進氣格柵”的結(jié)構(gòu)前端模塊，榮獲了SPE“車身外飾”類別獎：它被用于2016福特SuperDuty皮卡上，采用了無金屬加強件的全復合材料設(shè)計，是第一款用于重型皮卡平臺的“主動進氣格柵（AGS）-注塑成型”的LFT-PP 前端模塊（FEM）支架，可令每輛汽車減輕了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)前保險杠

主要參考文件：低能耗汽車的前端模塊設(shè)計，絕對干貨！

2. 車門模塊

車門模塊主要包括門護板總成、玻璃升降系統(tǒng)、外后視鏡、車門線束總成、密封條、揚聲器總成等。與傳統(tǒng)車門裝配方式相比，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。

在車門模塊開發(fā)的過程當中，更加優(yōu)質(zhì)的選材方案也在不斷試驗，長玻纖增強聚丙烯材料憑借其優(yōu)良的抗沖擊性能、抗蠕變性能、強度高、耐腐蝕、易成型等優(yōu)點，成為更多車企的選擇。

2010年，現(xiàn)代索納塔塑料車門模塊采用SABIC STAMAX長玻纖PP材料，將21個組件集成到一個注塑成型的部件中，并將五個裝配流程精簡為一，是總車重量減輕約4磅（2公斤），獲得了第40屆SPE汽車創(chuàng)新獎。

圖 采用SABIC STAMAX長玻纖PP 制作的現(xiàn)代索納塔塑料車門模塊，圖片來自SPE

2011年，新福特Fiesta車型前門模塊由Owens Coring汽車公司開發(fā)成功，該車門模塊集成了多種功能元件，諸如門鎖、車門玻璃升降器、揚聲器、防盜裝置等，采用的載體材料是DSM公司的牌號為StaMax P30YM240長玻纖增強聚丙烯材料，同鋼車門相比，其重量減少了50％。

圖 LGF-PP制造的福特Fiesta后車門，圖片來自網(wǎng)絡(luò)

此外，馬自達6車門內(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。

圖  橡塑展上俊爾展出的LFT-PP門內(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、儲物盒、陽光溫度傳感器等。與傳統(tǒng)的儀表板裝配相比，模塊化裝配耗時短，投入人力較少，降低車內(nèi)遺留件、面漆劃傷等風險，裝配質(zhì)量穩(wěn)定，過程管控及成本投入較低。

圖 儀表板模塊示意圖，圖片來自網(wǎng)絡(luò)

儀表板本體骨架：對于軟質(zhì)儀表板骨架材料，采用LGFPP比填充PP材料強度更高、彎曲模量更改，流動性更好些，在相同強度下，儀表板設(shè)計厚度可減薄從而減重，一般減重效果約20%。同時，可將傳統(tǒng)的多個部件儀表盤托架發(fā)展為單個模塊。此外，儀表板前除霜風道本體、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)品將每輛車減輕了0.45kg，生產(chǎn)時間縮短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系轎車儀表板骨架通過采用長玻纖塑料，儀表板成品能夠比傳統(tǒng)材料重量降低20%。同時，長玻纖聚丙烯材料可與BMW公司自動化整體發(fā)泡注塑技術(shù)相兼容;采用較少的原材料就能實現(xiàn)更高的強度和剛度，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，詳細進來看看！

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