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以“小”见“大”,释放汽车轻量化潜能

2019-10-11 17:07 203 0 来自: 赢创Evonik
简介
【汽车轻量化在线】汽车轻量化设计,可以说是从燃油动力时代就开始的大势所趋。众所周知,汽车行驶所需的动力与汽车质量成正比,减轻质量后,汽车可在较低的牵引动力下表现同等性能,同时减少二氧化碳的排放。对于新 ...


【汽车轻量化在线】汽车轻量化设计,可以说是从燃油动力时代就开始的大势所趋。众所周知,汽车行驶所需的动力与汽车质量成正比,减轻质量后,汽车可在较低的牵引动力下表现同等性能,同时减少二氧化碳的排放。

对于新能源车更是如此——降低电动汽车的整车重量,就能提升续驶里程,减少消费者在出门之后到处找充电桩的顾虑,毋庸置疑是促进新能源车市场发展的一针强心剂。

1. 少量固化剂就能助力轻量化?

轻量化的实现可以从许多方面入手,比如优化车身及零件结构、采用轻量化材料和先进制造工艺等等。作为特种化学品公司的赢创,则将眼光投向了细微之处——用于环氧体系片状模塑料(SMC)的固化剂。

应用VESTALITE® S胺基固化系统,仅需少量添加就能助力汽车轻量化。听上去似乎是天方夜谭?但是科学研究已经证实:这是切实可行的。

VESTALITE® S应用举例-碳纤维汽车轮毂

多年来,SMC技术一直是一项稳健、快速和经济的制造工艺,拥有宽泛的几何设计自由度和功能集成的特点,可以实现规模化生产。目前汽车上很多部件都可以由SMC技术制造,在降低生产成本的同时还能为汽车减重。

那么问题来了,你知道在汽车里,以下哪些部件可以用SMC制造吗?

A. 尾门 B. 行李舱盖C. 保险杠支架 D. 电池包壳体(电动汽车)

以上全是!

除了纤维的铺覆方式之外,基体树脂的选择对SMC材料的性能也起着极其重要的作用:与传统的不饱和聚酯或乙烯基酯体系相比,环氧树脂基配方可赋予复合材料部件更佳的机械性能,因此部件结构可以设计得更薄、更轻。

而且在制造加工和后续铺覆过程中,环氧树脂SMC所产生的挥发性有机化合物(VOC)排放量极低,尤其适合运用在内饰中,保证车辆内部的空气质量。

2.机械性能优异、排放量低的新型环氧体系SMC

赢创与Vestaro公司通力协作,共同研发了适用于环氧SMC技术的重要原材料,即胺基固化系统VESTALITE® S,这种新一代的环氧固化剂,将弥补在工艺控制和成本方面与传统不饱和聚酯或乙烯基酯的欠缺。目前,VESTALITE® S已完成了产品开发及应用,能够为汽车行业生产高成本效益的环氧SMC部件。

采用VESTALITE® S固化剂的环氧SMC部件的配方示意图

赢创交联剂业务线技术专家李双虎指出"VESTALITE® S是环氧SMC理想的解决方案。"体系的混合粘度低,与增强纤维的浸润性好,制作后的SMC材料具有较高的储存稳定性;生产效率高,在高温下能够实现3分钟内固化。固化后的产品具有优异的机械性能与耐热性。挥发性有机化合物(VOC)排放极低,符合日趋严格的环保政策。

3.实战成名:VESTALITE® S轻量化实绩获认可

其实,VESTALITE® S为汽车带来的减重效果其实早已是“荣耀加身”。

在2018年由欧洲汽车轻量化可行性联盟(ALLIANCE)举办的“轻量化开放创新挑战赛”项目中,来自德国亚琛工业大学汽车工程研究所(IKA)的科学家们展示了VESTALITE® S体系碳纤维-SMC元件在原型汽车零部件中的潜力。

实验参考部件为钢制尾门,尾门内板由VESTALITE® S碳纤维-SMC代替。模拟结果显示,在各种负载情况下VESTALITE® S碳纤维-SMC元件的刚度值都与钢材参考值相差无几。更重要的是,初步设计的尾门内部结构的重量从钢制的3.96kg减轻到了2.01kg,部件重量减轻近50%。另一方面,VESTALITE® S碳纤维-SMC的生命周期评估(LCA)结果显示,由于重量减少,在部件整个寿命期间的CO2当量排放,即对全球变暖的影响与钢材相比可以减少15%以上。

来自第三方的科学实证,使得VESTALITE® S体系SMC从来自9个国家的22个参赛申请中脱颖而出,成为挑战赛最终获奖的四大赢家之一。

仅仅是尾门内板的应用,就能带来50%的减重效果。设想一下,如果将来在适当的部件上更多地采用环氧SMC,实现功能和部件的集成,就可以进一步减轻产品重量。这不仅将提高汽车制造商的成本效益,而且有利于汽车整体的生态平衡,促进行业的可持续发展。

以“小”见“大”,赢创胺基固化系统VESTALITE® S和环氧SMC的天作之合,为汽车轻量化提供了另一种可能性。目前赢创正与汽车行业的合作伙伴一起,对其它可能的潜在应用点进行验证,致力于进一步释放汽车轻量化潜能。

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