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以塑代钢,玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(GMT)在汽车上的应用
发布时间:2020-08-06   浏览次数:309

      玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(Glass Mat Reinforced Thermorplastic,简称GMT)是指以热塑性树脂为基体,以玻璃纤维毡为增强骨架的新颖、节能、轻质的复合材料,是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种,被视为世纪新材料之一。

      GMT一般可以生产出片材半成品,然后直接加工成所需形状的产品。GMT具备复杂的设计功能,以及出色的抗冲击性,同时易于组装和再加工,并因其强度和轻巧性而倍受赞誉,使其成为替代钢并减少质量的理想结构部件。


        一、GMT材料的优点

  1. 比强度高:GMT的强度和手糊聚酯玻璃钢制品相似,其密度为1.01-1.19g/cm,比热固性玻璃钢(1.8-2.0g/cm)小,因此,它具有更高的比强度。
  2. 轻量化、节能:用GMT材料做的汽车门自重可从26Kg降到15Kg,并可减少背部厚度,使汽车空间增大,能耗仅为钢制品的60-80%,铝制品的35-50%。
  3. 与热固性SMC(片状模塑料)相比,GMT材料具有成型周期短、冲击性能好,可再生利用和储存周期长等优点。
  4. 冲击性能:GMT的吸收冲击的能力比SMC高2.5-3倍,在冲击力作用下,SMC、钢和铝均出现凹痕或裂纹,而GMT却安然无恙。
  5. 高刚性:GMT里含有GF织物、即使有10mph的冲击碰撞,仍能保持形状。

       二、GMT材料在汽车领域的应用

       GMT片材比强度高、可制得轻质部件,同时设计自由度高、碰撞能量吸收性强、加工性能好,从上个世纪90年代开始在国外被广泛应用于汽车工业中。而随着燃油经济性,可回收性和易加工性的要求不断提高,汽车行业用GMT材料市场也将继续稳步增长。

       目前,GMT材料在汽车工业中的应用广泛,主要有座椅骨架、保险杠、仪表板、发动机罩、电池托架、脚踏板、前端、地板、护板、后牵门、车顶棚、行李托架、遮阳板、备用轮胎架等部件。

韩华高级GMT在汽车上的应用(图片来源:韩华官网)


      1.座椅骨架

      福特汽车公司2015 Ford Mustang 跑车上的第二排座椅靠背压缩成型设计由一级供应商/加工商Continental Structural Plastics公司采用Hanwha L&C的45%单向玻纤增强的玻璃纤维毡热塑性复合材料(GMT)和Century Tool & Gage的模具,模压成型,成功地满足了极具挑战性的保持行李负载条件下的欧洲安全法规ECE。

      该部件需要进行100多次FEA迭代才能完成,从早期的钢结构设计中省去了五个零件,并且在更薄的结构中每辆车可节省3.1千克,也更易于安装。

福特汽车公司2015 Ford Mustang跑车的第二排座椅靠背(图片来源:SPE&福特汽车)


      2.车防撞梁

      现代全新途胜2015款全车尾的防撞梁为GMT采用的就是材料,相比钢材材质产品重量更轻,缓冲性能更好,在减轻车重、降低油耗的同时,保证了安全性能。

(图片来源:汽车之家)


      3.前段模块

      奔驰在其S级豪华双门轿跑车中选择Quadrant Plastic Composites GMTexTM织物增强热塑性复合材料作为前端模块元件。

梅赛德斯S级双门跑车前端模块(图片来源:PressReleaseFinder)


      4.车身下护板

      由Quadrant Plastic Composites用高性能GMTexTM制造的车身下罩保护应用于梅赛德斯越野特别版。

车身护板(图片来源:PressReleaseFinder)


      5.尾门骨架

      GMT尾门结构除了可以实现功能集成和减轻重量的通常优势外,GMT的可成型性也实现了钢或铝不可能实现的产品形式,应用于日产Murano、Infiniti FX 45等车型。

GMT材料的尾门骨架 (图片来源:PressReleaseFinder)


       6.仪表板框架

      GMT制造仪表板框架的新概念已在福特集团的几种型号上使用:沃尔沃S40和V50,马自达3和福特C-Max。这些复合材料能够实现广泛的功能集成,特别是通过将车辆横梁以薄钢管的形式包含在模制件中,并且与传统方法相比,重量大大减轻,而无需增加成本。

GMT制造仪表板框架(图片来源:PressReleaseFinder)

      7.蓄电池托架

GMT制造的蓄电池托架(图片来源:三菱化学高新材料官网)

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来源:艾邦高分子
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