汽车底盘部件采用复合材料减轻重量

汽车底盘部件采用复合材料减轻重量

很久以前，所有简单的汽车应用都从玻璃和金属转变为塑料和复合材料。剩下的主要是底盘上的结构应用，其性能要求远远高于内饰和外部车身面板以及各种内饰组件。

另一方面，在现有的金属材料中，底盘组件对传统和电动汽车(EV)的质量和碳足迹做出了重大贡献，因此，底盘组件已成为复合材料和混合动力系统转换的关键目标，这些系统结合了多种材料(通常是金属和复合材料或几种类型的复合材料)，下面的五个应用将证明这一点。

随着汽车制造商寻求降低传统和电动汽车（EV）的整备质量，金属底盘组件已成为转换为复合材料或混合动力系统的重要目标

在每种情况下，从金属到复合材料或混合复合材料组件的转变都达到或超过了基准机械性能，同时降低了质量和模具成本，消除了腐蚀问题，并经常改善噪音/振动/粗糙度(NVH)。所有这些应用程序都是在大批量的车辆平台上使用的，在这些平台上，可负担性是成功的重要因素。

01 越野稳定性

对于越野爱好者来说，一个有趣且可见的复合材料应用可以在福特汽车公司（美国密歇根州迪尔伯恩）的2022年福特野马猛禽运动型多功能车（SUV）上找到。该组件称为C型支撑，是一种功能齐全的结构支撑，可将后货区的左右D柱与后车顶横梁连接起来，以增加整个车辆的刚度和扭转刚度。在“越野”时，支架还有助于减少振动传递，从而改善操控性并降低NVH。

为了满足越野客户的需求，特别是在沙漠中驾驶的客户，福特工程公司设定了将车辆扭转刚度提高40%的目标，以改善车辆操控性和NVH特性。当客户关闭顶部和侧面/门板时，支架在开放式驾驶舱中将非常明显，因此保持A级美观性——尤其是在长期高温和紫外线照射下非常重要。

复杂的榫槽状胶水通道被模制到壳体和芯中，

以大限度地提高芯和表皮之间的粘合强度

初的设计是两件式的，后来演变成三件式的设计，再进一步完善成团队所说的高级三件式设计。后者是一种三明治结构，芯材由20%短碳纤维增强聚酰胺6 (CF/PA6) - Ultramid B3WC4注塑成型，外皮/外壳由35%短玻璃纤维增强PA6 (GR/PA6) - Ultramid B3GM35 Q642注塑成型。该聚合物系统是专门为满足福特越野沙漠耐久性要求而选择的。一种新配方的甲基丙烯酸酯粘合剂(3M DB8910NS)据说是快速固化，灵活和热稳定的，用于将这三个部分粘合在一起。

终支架具有多种装配设计功能，包括自定心聚氯乙烯（PVC）泡沫、冲压钢滑动L型支架和开槽压铸铝支架，以适应车身公差变化并确保与车身导轨的配合

终的复合材料C形支撑有助于将车辆的扭转刚度提高40%，同时与铝相比减轻55%的质量，与钢选项相比减少85%的质量。与传统材料相比，更高的扭转刚度和更轻的车身重量相结合，导致重心更低。

02 坚固的结构，适用于要求苛刻的应用

复合材料底盘应用——这是位于2021年吉普大切诺基和大切诺基LSUV排气系统上方的复合隧道加固——采用拉挤80%纤维重量分数（FWF）连续玻璃纤维增强聚氨酯（PUR）结构（巴斯夫的Elastocoat 74850），随后被机器人切割成尺寸，然后注塑包覆成型（以及六个铝制限压器和两个钢螺柱）抗冲击改性纯（非增强）PA6（巴斯夫Ultramid 8350 HS）。

混合动力复合材料隧道加固支架首次亮相标准轴距2021

这些材料在一台带有三个机器人、多个扫描站和一个激光雕刻站的旋转式注塑机中汇集在一起。该工艺创造了一个轻质、耐腐蚀、多材料3D零件，可以承受非常高的轴向载荷（>70 KN），但更容易组装，并且在单件价格和工具投资方面比钢基准成本更低。

L&L Products使用巴斯夫的新型树脂系统开发了拉挤嵌件，当与连续玻璃纤维结合使用时，其强度重量比比钢或铝高三到四倍。据报道，L&L的工艺/设备改进和巴斯夫的新树脂系统增强了拉挤成型工艺，其产量比行业标准拉挤成型速率457-610mm/min高两到三倍。

隧道加固支架的位置显示在左上角和中间。右上图显示了一个机器人在连接拉挤结构之前将组件装载到旋转压力机上，以及使用包覆成型的冲击改性PA6（右中）的限压套和螺柱。在底部，显示了基准冲压和MIG焊接的UHSS基准（左下），以及拉挤嵌件（中下）和终的混合复合材料部件（右下）

复合材料单独或与其他材料结合使用不仅为汽车制造商及其零件供应商提供了一系列好处，也为消费者和地球提供了一系列好处。在行业向电气化迈进期间，所有类别乘用车的减重压力越来越大，预计复合材料将出现在汽车和轻型卡车上更多样化的应用中。