设计创新“塑”造未来汽车趋势

前程无忧

日前，Chinaplas 2016国际橡塑展（简称“橡塑展”） 在上海举办。本届橡塑展上，汽车轻量化、环保舒适化、智能自动化生产等诸多产品和解决方案的展示，彰显了未来汽车工业对材料创新、设计工艺及安全环保的要求，促使行业内厂商不断钻研尖端技术。



新材料新工艺加速汽车轻量化发展

在与上海橡塑展同期的北京车展上，展出的新车型中SUV占了近40款。但不同以往的是，SUV逐渐改变了之前大排量、高油耗的传统印象，呈现出明显的小排量趋势。这一趋势的形成，离不开国家政策层面的引导。 2016年1月1日起实施的《乘用车燃料消耗量第四阶段标准》，明确2020年乘用车平均油耗限值为5L/100km。要符合中国环保新法规，加速汽车轻量化发展，采用轻量化和高性能替代材料和新成型工艺已成主流。相关数据显示，若整车重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%；整车重量每减少100kg,油耗可降低0.3~0.6L/100km。而塑料行业正好可以在这一领域大显其威。

在各种轻量化技术方案中，采用创新轻量化材料是一大方向。事实上，通过此次橡塑展也不难发现汽车行业对于塑料的应用比重确实在不断加大，而众多材料供应商也因此将目光瞄准汽车行业。而且，车用材料向更轻质化和更高性能方向发展已成主流，比起传统的金属材料，聚苯硫醚PPS原料常用于制造发动机罩、制动系统和需要高温热阻、高尺寸稳定性和耐腐蚀的电力电子装置中。长纤维增强热塑性材料LFT凭着其强度和抗冲压性高的优点将会成为未来汽车零部件的必选材料。长玻纤增强尼龙LFT-PA材料则进一步扩展到发动机盖内，因为LFT-PA不仅硬度高、重量低，而且高玻纤含量使其热膨胀系数几乎与金属相同，能承受发动机带来的高温。

朗盛开发的聚酰胺塑料-金属复合技术，与纯金属部件相比，该技术将汽车前端模块的重量减轻了多达50%。该复合技术既有塑料的减重特性，也保留了金属的稳定性，可应用于脚踏板系统、车顶框架、汽车前端等汽车部件。在索尔维参与的Polimotor2项目中，其发动机进气歧管以40%玻纤填充的Sinterline 粉末通过3D打印而成。索尔维首款专为选择性激光烧结工艺设计的PA6粉是一个全球领先的创新，这一尖端技术在Polimotor2发动机中得到了应用验证，将3D打印技术又向前推进了一大步。杜邦在有限元分析和CAD设计方面的专业知识以及可以复制客户自身加工条件的工业化规模3D吸入吹塑成型生产能力,可以帮助客户大大加快产品原型设计,以及用于测试和认证的快速成型样件的生产。Zytel LCBM6301和HYTREL HTR8797这两种新产品的应用使一个集成的部件取代原来的多个金属、橡胶、塑料部件成为可能，从而增加了汽车轻量化的机会。



近年来，微发泡注塑成型工艺备受汽车行业关注。该技术突破了传统注塑的诸多局限，可显著减轻制件的重量、缩短成型周期，并极大地改善了制件的翘曲变形和尺寸稳定性。在生产高质量要求的精密制品上，微发泡注塑成型工艺具有很大的优势，在汽车行业得到广泛应用。浙江凯华模具有限公司将在展会介绍其3300T注塑机的MuCell 微发泡成型工艺，使得注塑生产朝着自动化的方向发展，更有利于提高生产效率。

作为离合器踏板汽车轻量化设计的案例，恩格尔展出了具有水辅技术的Engel duo 350注塑机，通过采用Engel水辅技术形成的中空技术，节省了原料、零件重量及循环时间。此外，尽管零件几何构造复杂，用水注入部分已经充满塑胶熔体的腔内仍能确保通过离合器踏板的壁厚均匀度且没有浮水印，这也形成了非常精致的零件外观。

绿色材料提升汽车环保舒适度

除了轻量化趋势，减少挥发性有机化合物（简称VOC）、降低噪声等绿色材料技术在汽车领域也备受关注。汽车上的油漆、内饰及皮革往往会释出多种致癌物的VOC，对环境和人体的影响很严重，一直受到广泛关注。

博禄以可持续发展为核心，尤为关注乘客的健康安全问题，并已率先推出了低VOC汽车内饰解决方案——五步法，从材料源头帮助改善车内空气质量，满足行业VOC相关标准以及中国国家标准《乘用车内空气质量评价指南》规定的8项有害物质的限值；广州市聚赛龙工程塑料有限公司展出的汽车外饰免喷涂PPSE6024可用于保险杠底护板、裙摆等，成品具有金属效果和良好的成型外观；爱卡(亚洲)有限公司的TPPP9212 GA/FA采用独特固相法接枝技术生产而成，其高接枝率为客户生产高性能产品提供了新的解决方案，而且客户在保证相同性能情况下可显著减少用量，该产品可以制造低气味低挥发的纤维增强产品。



作为宝马i8插电式混合动力跑车谐振腔的原材料，杜邦™Zytel PLUS95G35玻璃纤维增强尼龙帮助宝马i8将典型的高频进气声音降低到较低水平，显著提高了用户的驾驶舒适度。Zytel PLUS是一种采用了杜邦独有的盾牌技术（SHIELD）的高性能尼龙，其长期耐高温和耐腐蚀流体性相当出众，是适用于发动机舱内的应用的理想选材。宝马i8的谐振腔由于其自身的功能性特点，体积相对较大，经过壁厚的优化设计并采用高刚度、高强度等级的Zytel PLUS之后，其重量仅为1.5kg。它安装在宝马i8后置发动机系统中的空气滤清器和增压器之间，是跑车紧凑型1.5L 三缸汽油发动机空气管理系统的一部分。

智能制造助推橡塑行业转型升级

“中国制造2025”正在加快推进实施，智能制造时代正在到来。智能制造包含了生产过程的智能化、制造设备的智能化及产品的智能化，是中国制造业变强的必要之路。可以预见，未来智能制造将逐渐颠覆橡塑行业，工厂的生产线将陆续升级改造。对此，中国塑料加工工业协会理事长钱桂敬指出，数字化、网络化、智能化是未来5年的重要任务，要以此来引领创新发展。因势而动，继Chinaplas 2015国际橡塑展首次设立“自动化科技专区”，“自动化科技专区”首次亮相上海，并且规模更大，展示了全面的自动化科技，包括机器人演示、智能生产线



在本届橡塑展上，ABB注塑机取件机器人IRB4600演示单元采用优化设计，对目标应用具有出众的适应能力，具有一流的路径精度，强大的运动控制，有助于稳保保品质生产；同时，其完善的自动识模系统功能包能为高品质高性能取件提供助力。克劳斯玛菲也首次展出在中国生产的GX系列注塑机。凭借4000~9000kN的合模力范围和较高的基本速度（空循环时间仅为2.3s），GX系列特别适用于汽车等增长型行业的应用。该系列的主要特征是紧凑的双模板结构以及模块化。双模结构可实现快速的合模动作，而模块化则可以实现从一个模块中选择需要的塑化装置。

此外，雅式集团还联合德国机械设备制造业联合会(VDMA)同期主办了“工业4.0”论坛，论坛聚焦从战略构想到工程实践的工业自动化布局，介绍最新模组优化、系统解决方案、智慧制造落地方案，助力制造企业转型升级，缔造机遇、智造未来。恩格尔是唯一在亚洲开设数个工厂以满足当地机器需求的西方注塑机制造商。2016年，恩格尔计划在上海工厂进行更大规模的投资；2017年春，上海工厂将新建一个数控加工大厅，办公区也将大幅扩建。恩格尔机械（上海）有限公司销售与售后服务总裁Gero Willmeroth说，在自动化和流程一体化之后，“工业4.0”成为推动恩格尔创新和增长的新趋势。恩格尔的自我定位是根据客户的特定需要帮助客户充分利用第四次工业革命所带来的机遇，“inject 4.0”是恩格尔所有智能工厂解决方案的统称，包括智能机器、智能生产和智能服务，现在已经有很多企业使用恩格尔提供的“inject 4.0”解决方案。

“中国制造业面对转型升级的挑战，其设备和技术仍未达最高端水准，在劳动成本和生产成本的压力下，智能制造可提升企业的竞争力，是全球制造业的大方向。国际橡塑展作为推动行业发展的平台，适逢展会踏入第30届，更有责任在这个方面作贡献”，雅式展览服务有限公司总经理梁雅琪女士说。