塑料在汽車中的創新使用

汽車行業及其供應商正在提出一些靈巧的方法來完成從節省汽油到用塑料提供保護行人安全的每一件事。這里提供了SPE協會汽車分部塑料產品年度大獎各個類別的獲獎者。

對于塑料產品創新使用的擴張并不一直是明顯的。但塑料工程師協會汽車分部的成員則對此非常關注，他們掌握著全世界汽車實際使用的最佳產品的年度角逐。今年，該小組評定車身內飾件、車身外飾件、材料、保險裝置、環境、底盤/五金、動力總成、工藝/裝配/使能技術和性能及專用化等各類別的入圍者。收集的公司（OEM與零件、材料、設備供應商）基本上是全球知名的公司，而他們的工作當然代表了最新的技術。

這里著眼于各類別獲獎的那些進展。選任的評委被要求從價值、價格、性能、影響、創新（這些只是列出的部分關鍵因素）等方面進行考慮。

車身內飾件

◆獲獎者
為2004PontiacGrandPrix轎車研發的HVAC薄膜氣門。
◆參與的公司
系統供應商：Delphi集團，材料處理商：Macauto實業公司，材料供應商：Saint-GobainPPL公司，設備供應商：Macauto實業公司。
◆材料
聚四氟乙烯PTFE/玻璃纖維/硅樹脂。
◆討論
在典型的HVAC系統中，有一連串的注射模氣門被用于計量正被噴入燃燒室的熱空氣或冷空氣的數量。這易于導致一個相當大的塑料組件。由于車輛的行李箱空間正變得日益重要，這個研發是值得注意的。他們已經完成的是創建了一個由上述材料制成的薄膜。有些區域拿掉了這些薄膜，空氣就能從中流過。薄膜被兩個彈簧加壓的卷軸裝置所夾持：實際上可想象成一個卷軸百葉窗，但是在這個情況中有兩個卷軸，所以薄膜處于張緊狀態。由于空氣流量是駕駛員調節的，薄膜在卷軸上移動，所以噴嘴可按需進行定位。與傳統的部件相比，這個系統的好處之一是它允許13個不同的設定值。因為材料處于張緊狀態，塑料踏板通常在使用時不會產生發出卡嗒聲的問題。假定尺寸更小，估計重量的減輕可多達30%。如果與原先的系統作同類物品的嚴格比較，那么成本是相同的。如果考慮設定值的增加（和其它好處），成本節約可多達15%。

車身外飾件

◆獲獎者
本田2006款Ridgeline皮卡的復合嵌入式行李箱。
◆參與的公司
系統供應商和材料處理商：Meridian汽車系統公司。材料供應商：Ashland化學公司;Saint-GobainVetrotex公司；Rohm&Haas公司；Meridian汽車系統公司。設備供應商：Century刀具及量具公司和刀具系統公司。
◆材料
SMC。
◆討論
包括本田在內的每一家都知道這個世界真的是不需要另一款皮卡了。所以本田的設計師和工程師著手想出為Ridgeline皮卡創建特殊性的方法和手段，其中之一是可封閉的嵌入式行李箱。這種行李箱坐落于兩個箱形框架導軌之間，存儲體積為8.5立方英尺。底盤本身由高強度SMC(帶鋼制橫梁)制成。所以行李箱也一樣。行李箱是一種壓模面板、五金（鉸鏈、緊固件等）和鋼制加強筋的組件。該組件被牢牢地粘結在一起。顯然，鋼件是考慮過的，但它是根據需要超過100個零件而確定的。這個只有10個零件。根據SMC與鋼件相比能明顯節省重量，降幅從20%到40%。設備成本約為鋼件的一半。行李箱不僅能放一個72夸脫的冷卻器，而且它本身實際上就能填滿冰塊并用作一個冷卻器，因為它有一個排水塞。

材料

◆獲獎者
2006款BuickLucerne轎車上用于側氣囊蓋板的模內嵌色TPO反應器。
◆參與的公司
系統供應商：Autoliv公司。材料處理商：KeyPlastics公司。材料供應商：BasellPolyolefins公司。設備供應商：KeyPlastics公司。
◆材料
一種熱塑烯烴(TPO)，HostacomCA199P。
◆討論
這里要講的有趣的研發涉及到用于氣囊蓋板的材料是一種熔合物而不是混合物這一事實。因此，它們能夠生成一種橡膠含量高的TPO，對于氣囊彈出的情況來說當然是有價值的。此外，因為這是一種模內嵌色的材料，消除了噴漆的需求，不僅對降低成本有好處，而且還環保。關注之一是汽車內飾件應用時材料在低溫下的沖擊阻力；這種材料被證明能應付-35℃（也能對付+85℃的高溫）的需求。與其它材料相比，估計重量節省可達20%或更多。直接成本節約為45%到65%。

安全裝置

◆獲獎者
用于2005款鈴木Swift的行人保護能量吸收器。
◆參與的公司
系統供應商、材料處理商和設備供應商：TakagiSeiko公司。材料供應商GEAdvancedMaterials公司。
◆材料
Xenoy1102PC/PBT(聚碳酸酯/聚丁烯對苯二甲酸酯)。
◆討論
論題是研發一種滿足歐盟1階段行人小腿保護要求的必要方法。這是一種必須安裝在前飾板后面的45mm封裝空間之內。他們設計了一個響應沖擊而變形的注塑擠壓箱。原來的方法是使用一個可膨脹的聚丙烯泡沫和鋼結構；這個方法通常至少需要兩倍的空間（100mm或更多）。再者，擠壓箱設計提供多達0.7kg的重量節省。

環境

◆獲獎者
用Abaca纖維增強材料制成的2005款MercedesA級轎車備用輪胎。
◆參與的公司
系統供應商和材料處理商：Rieter汽車公司。材料供應商：ManilaCordage公司(提供纖維材料)。
◆材料
Abaca纖維和聚丙烯。
◆討論
本質上，這是一種用正在發展的纖維材料進行替代的應用：Abaca優于玻璃。從根本上，用壓模工藝生產的零件正像玻璃纖維用于加固的場合。纖維提供重量優勢（輕7%），還有成本的節約（3%到5%）。除此之外，用于制造纖維（它從工廠開始，然后是去除繩纜，材料干燥，接著生產粗紗）的能量需求比玻璃少60%。

底盤/五金

◆獲獎者
2006款克萊斯勒PTCruiser的全塑窗門調節器。
◆參與的公司
系統供應商：DURA汽車公司。材料處理商和設備供應商：Titan塑料公司。材料供應商：MichaelDayEnterprises公司。
◆材料
Gearcomp6001PA6/6.
◆討論
傳統上，電動門窗升降系統主要是基于一個鋼制組件，它由卷條形的導軌、壓制的滑動副和編織的電線等部件組成。一個典型的系統總共有21個零件。但是這個叫做Racklift的系統主要是以30%玻璃纖維尼龍6/6注塑零件（例如，支架、外殼、傳動裝置）為基礎的，它由13個零件組成。雖然鋼制組件需要5個附件，但這個系統需要2個。系統的重量輕46%。一個有趣的性能方面是尼龍齒輪不需要用于潤滑的油脂，所以總裝廠的加工能更整潔。

動力總成

◆獲獎者
2003款豐田皇冠轎車的水箱隔板。
◆參與的公司
系統供應商：AisanIndustry公司。材料處理商和設備供應商：Uchiyama制造公司。材料供應商：DuPontK.K公司。
◆材料
ZytelHTN51G35HSLPPA。
◆討論
一個重量僅220克的注塑件提高發動機燃油經濟性能與車輛減重25kg相等嗎？對于為豐田皇冠研發的并用于’06款LexusGS300的發動機來說，顯然就是事實。V6發動機具有鋁合金的缸體和缸蓋。水箱對于發動機的作用在于在缸孔內維持更好的溫度分布。他們已經決定做的就是通過把隔板插入鑄件外殼（發動機有一個敞開的甲板，所以插入是容易的）他們能配合傳熱，改善冷卻；那是提高燃油經濟性的因素(此外有助于延長發動機壽命)。該零件長326-mm、寬120-mm、高85-mm，而其最小壁厚為1.5mm。每個隔板的成本約$3.50；每個發動機需要兩個。給定汽油的成本(對于該發動機，推薦優質的無鉛汽油)，很快就能償還。

工藝/裝配/使能技術

◆獲獎者
2005款大眾Polo轎車的金屬、塑料混合粘結的前托架。
◆參與的公司
系統供應商、材料處理商和設備供應商：Simoldes公司。材料供應商：Dow汽車公司。
◆材料
InspireDLGF9310.00ZB和BetamateLESA粘合劑。
◆討論
不是所有的獲獎零件都是只有塑料的。這個零件把一個電鍍的鋼制零件貼在一個注塑模玻璃長纖維聚丙烯復合材料上。使其發生的關鍵因素是研發兩個零件之間的丙烯酸粘合劑BetamateLESA。它被設計成直接與PP粘合而無需任何前處理，簡化了工藝。這種粘合劑被證明是功能很強的，失效模式是塑料材料的基體失效，而不是粘合面。它在室溫下凝固。該零件的設計比備選的托架設計輕25%，而且系統成本節約超過10%。

性能及專用化

◆獲獎者
2005款福特Escape的貨物管理系統。
◆參與的公司
系統供應商：Lear集團。材料處理商：北美SCAPackaging公司。材料供應商：JSP國際公司。設備供應商：Lear集團和北美SCAPackaging公司。
◆材料
Arpro可膨脹聚丙烯(EPP).
◆討論
當福特Escape的備胎放置在車輛之下時，為這騰出的空間開啟一個安放容器的機會。于是引發了這個系統的研發，使用一個澆鑄的EPP環沿著開口在承載面上形成一個支撐結構，其上加了一個模內嵌色的吹塑模蓋板組件。然后是一個深拉熱成型覆蓋的桶狀組件。備選的方法將是用層狀纖維板制作該系統。那估計需要兩臺設備、七種工藝和大約五個工人。而吹塑模的方法只需一臺設備、四個工藝和兩個工人。此外，它比備選方法輕六磅。