今天的汽車(chē)設(shè)計(jì)師面臨諸多挑戰(zhàn)，包括工程創(chuàng)新、美化外觀、減量降耗、簡(jiǎn)化工藝和環(huán)保責(zé)任等。熱塑性塑料在最大程度上將外形設(shè)計(jì)自由度和功能綜合的完美結(jié)合。如果處理得當(dāng)，可以通過(guò)將多個(gè)組件合并成一個(gè)組件來(lái)減輕重量，以此降低組裝的成本。借助合適的材料，我們還可以想象用模內(nèi)顏色和效果或模內(nèi)裝飾技術(shù)來(lái)取代上漆作業(yè)，從而提供符合生態(tài)環(huán)保概念的方法。
實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和功能完美結(jié)合
雙曲車(chē)窗是一項(xiàng)重要的汽車(chē)設(shè)計(jì)焦點(diǎn)。作為傳統(tǒng)材料的最后一座堡壘，玻璃正在被熱塑性塑料（例如聚碳酸酯樹(shù)脂）所取代。聚碳酸酯樹(shù)脂不僅能夠大幅減輕需要大量使用塑料的車(chē)窗區(qū)域（例如全景天窗）的重量，而且還簡(jiǎn)化了三維設(shè)計(jì)的難度。這種方法既能美化外觀，又能將功能性融入到車(chē)窗組件中。雖然雙曲車(chē)窗從二十世紀(jì)九十年代末開(kāi)始就已經(jīng)在一些量產(chǎn)車(chē)中使用，但是運(yùn)用的范圍一直很小?，F(xiàn)在，這項(xiàng)技術(shù)以各種形式應(yīng)用在出色的概念車(chē)中，例如現(xiàn)代 QarmaQ和雪佛蘭 Volt。雙曲車(chē)窗的應(yīng)用包括在汽車(chē)后擋板中集成的擾流器和照明功能，以及運(yùn)動(dòng)型車(chē)的全景天窗所采用的“雙泡”外形。
Honda_Civic_掀背車(chē)
尾燈和后擋板車(chē)窗的合并是另一個(gè)重要的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。最近發(fā)布的許多量產(chǎn)車(chē)和概念車(chē)都采用了尾燈與車(chē)窗直接相鄰的設(shè)計(jì)。雖然后擋板車(chē)窗目前由傳統(tǒng)玻璃制成，實(shí)際上還是平的，但尾燈卻經(jīng)過(guò)了精雕細(xì)琢。由此，不難想象后擋板車(chē)窗下一個(gè)發(fā)展步驟會(huì)是怎樣。借助聚碳酸酯車(chē)窗，我們能夠?qū)④?chē)窗和后擋板進(jìn)行合并，從而形成一個(gè)復(fù)雜的形狀，或者使車(chē)窗符合后擋板的曲率。
本田公司在設(shè)計(jì)Honda Civic在歐洲銷(xiāo)售的 2006 掀背車(chē)型時(shí)，希望融入具有視覺(jué)沖擊力的新風(fēng)格元素，即“附加車(chē)窗”。這種曲面玻璃安裝在后車(chē)窗下方，并與擾流器和剎車(chē)指示燈合為一體。附加車(chē)窗是一個(gè)復(fù)雜的大型部件，對(duì)設(shè)計(jì)和制造提出了的諸多挑戰(zhàn)，非傳統(tǒng)玻璃甚至是一些塑料之力所能及。為了實(shí)現(xiàn)要求的部件整合度、一流的性能和耐候性，同時(shí)確保駕駛員有良好的后方視野，本田公司的一級(jí)供應(yīng)商Freeglass選擇了與沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料合作。
2006 Honda Civic 掀背車(chē)在英國(guó)生產(chǎn)并且僅在歐洲銷(xiāo)售，在設(shè)計(jì)構(gòu)思階段，本田公司尋求一種全新的設(shè)計(jì)，使汽車(chē)具有視覺(jué)沖擊力的前衛(wèi)風(fēng)格，同時(shí)保留 Civic 傳統(tǒng)的實(shí)用性。本田公司創(chuàng)造了一個(gè)全新概念，即稱為“附加車(chē)窗”的獨(dú)特玻璃元素。這種月牙形部件緊鄰后車(chē)窗下方，在與擾流器一體化從而提高空氣動(dòng)力學(xué)性能的同時(shí)，與剎車(chē)指示燈成為一體，從而實(shí)現(xiàn)部件整合。
但是，這種附加車(chē)窗的設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)，例如，部件尺寸大、復(fù)雜性高以及在不失真的情況下為駕駛員提供充分的視野等等。對(duì)若干種材料解決方案進(jìn)行了調(diào)查研究，玻璃很快就被排除在外，因?yàn)椴Ａo(wú)法適應(yīng)該部件如此大的曲率。玻璃的另一個(gè)劣勢(shì)在于，重量大于塑料。
因此，本田公司及其一級(jí)供應(yīng)商 Freeglass公司開(kāi)始將目光投向塑料玻璃，但是，哪種材料才是最佳之選呢？對(duì)這種材料的要求包括：耐候性、耐刮擦性、抗沖擊性和高剛度。得到的所有數(shù)據(jù)都表明，聚碳酸酯 (PC) 滿足了這些要求，是最適合的材料。
沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料推薦在附加車(chē)窗應(yīng)用中使用與有機(jī)硅硬膜相結(jié)合的透明、注塑成型的 Lexan GLX 樹(shù)脂。Lexan GLX 樹(shù)脂具有很高的抗沖擊強(qiáng)度和剛度，而且十分輕巧，這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于汽車(chē)玻璃應(yīng)用非常重要。該樹(shù)脂還涂敷了一層基于有機(jī)硅的硬膜，從而具備了抗磨損以及抗紫外線和化學(xué)降解能力。
與玻璃相比，Lexan GLX PC 擁有的設(shè)計(jì)靈活性使得生產(chǎn)出外觀出眾的三維月牙形部件成為可能，并且實(shí)現(xiàn)了與擾流器和剎車(chē)燈座的無(wú)縫整合。這種復(fù)合汽車(chē)玻璃元素使該掀背車(chē)具有了奪人眼目的風(fēng)格和符合空氣動(dòng)力學(xué)的光滑設(shè)計(jì)。
從性能角度來(lái)看，Lexan樹(shù)脂的抗沖擊性和剛度較之 PMMA 更勝一籌。耐用的硬膜為該車(chē)窗提供周到的保護(hù)，使之免受路面碎石造成的磨損、鹽等化學(xué)品帶來(lái)的腐蝕以及紫外線降解。事實(shí)上，加速老化試驗(yàn)表明這種硬膜的性能是同類(lèi)產(chǎn)品的四倍。
如水晶般通透的 Lexan 樹(shù)脂為駕駛者提供了最佳視野，因而增強(qiáng)了安全性。并且，與目前使用的玻璃相比，使用 PC 使得可視范圍更大。但這類(lèi)汽車(chē)的經(jīng)典設(shè)計(jì)所出現(xiàn)的問(wèn)題與后方視野受限相關(guān)，在轎車(chē)測(cè)試中有時(shí)會(huì)因此而招致批評(píng)，而PC 正好解決了這一問(wèn) 題，提高了駕駛者的安全性。
替代橡膠提供密封性能
法國(guó)標(biāo)致汽車(chē)公司宣布，由Teknor Apex公司提供的原料所成型的發(fā)動(dòng)機(jī)罩通風(fēng)孔密封條，成型性好，耐候性佳，而且具有類(lèi)似橡膠的性能，因此選用該公司化學(xué)聚合物部在歐洲供應(yīng)的Tekron 熱塑性彈性體（TPE）化合物，作為標(biāo)致汽車(chē)兩個(gè)系列車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)罩通風(fēng)口密封條的制造材料。之所以選用熱塑性彈性體，是因?yàn)闊崴苄詮椥泽w不僅具備類(lèi)似橡膠的機(jī)械性能，而且有出色的耐候性，并且加工簡(jiǎn)單。
發(fā)動(dòng)機(jī)罩通風(fēng)口位于前擋風(fēng)玻璃和發(fā)動(dòng)機(jī)艙之間，橫貫車(chē)體，是新鮮空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部的通道。對(duì)標(biāo)致207和307系列轎車(chē)，使用Tekron的熱塑性彈性體材料，采用二次注塑工藝，在發(fā)動(dòng)機(jī)罩通風(fēng)口的玻璃纖維聚丙烯（PP）基材上注塑形成長(zhǎng)達(dá)1.5米（近5英尺）的密封唇口。二次注塑是三組件零部件一次成型工藝的一部分，包括結(jié)構(gòu)性PP基材、Tekron密封唇口，以及一個(gè)采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的模塑成型觀察孔，通過(guò)此孔可看清車(chē)架編號(hào)。
福特轎車(chē)的車(chē)窗封套
Tekron的熱塑性彈性體具有出色的流動(dòng)性能，可精確控制公差，在發(fā)動(dòng)機(jī)罩通風(fēng)口的整個(gè)長(zhǎng)度方向形成光滑、精美的表面。Tekron熱塑性彈性體具有出色的耐候性，而且熱穩(wěn)定性好，壓縮永久形變小。發(fā)動(dòng)機(jī)罩通風(fēng)口緊靠引擎室上方，溫度很高，這些性能對(duì)于保持密封完整性非常重要。
Teknor熱塑性彈性體是基于苯乙烯嵌段共聚物的化合物。Teknor Apex公司歐洲TPE市場(chǎng)經(jīng)理Nick Sandland指出，這種材料最高可承受120攝氏度的高溫，即使在零下60攝氏度依然保持柔軟特性。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)罩通風(fēng)口密封條，Tekron熱塑性彈性體有一個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)，就是幾乎不與氧氣和臭氧發(fā)生反應(yīng)。除了這種出眾的耐候性，Teknor Apex為此類(lèi)用途提供的穩(wěn)定劑和氧化抑制劑也是一個(gè)重要的因素。
同時(shí)，福特汽車(chē)公司也已認(rèn)可將Teknor Apex公司制造的三種柔性乙烯基化合物用于制造擠出和模壓的外部組件。
獲得福特全球WSK-M4D689規(guī)格認(rèn)可的這三種化合物是：Apex 79-B427D-21D（80 Shore A）、Apex 1523F（75 Shore A）、Apex 1523E-8（65 Shore A）。這些產(chǎn)品目前已用于制作2008年型號(hào)的福特轎車(chē)、多功能運(yùn)動(dòng)型車(chē)、卡車(chē)的車(chē)窗封套、車(chē)身側(cè)嵌條和裝飾組件。 這三種化合物以前已被汽車(chē)行業(yè)其他OEM企業(yè)認(rèn)可用于制作外部組件。
創(chuàng)造愉悅的視覺(jué)效果
為了不斷改善小型汽車(chē)的空間感、款式和性價(jià)比，并讓高檔汽車(chē)更顯豪華，歐洲汽車(chē)制造商開(kāi)始向沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料尋求獨(dú)特的樹(shù)脂顏色和效果的解決方案。最新的流行趨勢(shì)是使用半透明和透明的樹(shù)脂來(lái)覆蓋內(nèi)飾件的紋理和圖案，以代替普通的內(nèi)飾組件如方向盤(pán)、門(mén)飾板和控制臺(tái)等，創(chuàng)造一種愉悅的視覺(jué)效果。除了傳統(tǒng)材料和顏色（通常為棕色或茶色），沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料發(fā)現(xiàn)在概念車(chē)內(nèi)部有采用光澤度、對(duì)比度都較高的黑色和白色的趨勢(shì)。針對(duì)這個(gè)趨勢(shì)，沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料開(kāi)發(fā)了多種黑色和白色 Visualfx* 樹(shù)脂和高光澤、防靜電的聚碳酸酯。
Visualfx* 系列特殊視覺(jué)效果樹(shù)脂，使設(shè)計(jì)師有更多獨(dú)特顏色和效果的選擇余地。此外，沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料還為特殊流程（如雙層模塑造型和水轉(zhuǎn)印）提供透明和半透明樹(shù)脂。
半透明和透明效果為汽車(chē)內(nèi)飾添加了深度感和空間感，讓各種組件產(chǎn)生煥然一新的視覺(jué)效果。此外，用透明的 Lexan* 樹(shù)脂層來(lái)覆蓋不透明的塑料層還能將線束和其它硬件巧妙地隱藏起來(lái)。Visualfx 樹(shù)脂驚人的美感和多用性將使其成為當(dāng)前新款汽車(chē)的最佳選擇。
雙層模塑造型和水轉(zhuǎn)印是汽車(chē)設(shè)計(jì)師用來(lái)實(shí)現(xiàn)新型半透明和透明效果的兩大重要載體。雙層模塑造型技術(shù)需要在透明、半透明或不透明的樹(shù)脂上再覆蓋一層半透明或透明的樹(shù)脂，加重部件的深度感。水轉(zhuǎn)印技術(shù)需要將部件浸入像薄膜一樣浮在水面的墨水圖案層，使得圖案層上的設(shè)計(jì)粘貼到部件表面。此外，圖案層還能包裹住部件，實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)模內(nèi)裝飾應(yīng)用更好的覆蓋效果。水轉(zhuǎn)印過(guò)程完成后，再利用透明的涂層就能很好的保護(hù)這層薄膜。當(dāng)使用啞光或柔光而非高光來(lái)打磨表面時(shí)，這一涂層能改變內(nèi)飾的外觀。
歐寶在設(shè)計(jì) 2007 Corsa 時(shí)希望設(shè)計(jì)出新穎卻不失溫馨的汽車(chē)內(nèi)飾。歐寶與沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料緊密協(xié)作，從公司的 Visualfx 特殊視覺(jué)效果系列樹(shù)脂中選擇了 Lexan FXD123 樹(shù)脂來(lái)生產(chǎn)中央棧區(qū)半透明的開(kāi)關(guān)、把手以及車(chē)門(mén)內(nèi)飾，這些內(nèi)飾部件在夜光下會(huì)發(fā)光。塑料供應(yīng)商不僅提供了歐寶尋求的精確日光顏色，而且微調(diào)了半透明樹(shù)脂的用量，能保證夜間從后面照射部件時(shí)它也能顯示與白天同樣的顏色。
沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料將在近期發(fā)布 Expression 2009 調(diào)色板，一系列全新的特殊效果將反映未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。已被運(yùn)用于Visualfx 樹(shù)脂系列中的Expression 2009 系列，可以激發(fā)設(shè)計(jì)師對(duì)未來(lái)汽車(chē)的創(chuàng)造潛能。
滿足汽車(chē)結(jié)構(gòu)部件的要求
Teknor Apex旗下公司Chem Polymer宣布推出一種抗沖擊能力高強(qiáng)的尼龍66材料，這種材料的流動(dòng)性能優(yōu)于同類(lèi)材料，而且彎曲強(qiáng)度和低溫韌性能夠滿足許多汽車(chē)部件以及防碰撞填充物的要求。
Chemlon 109具有出色的流動(dòng)性能，適用于生產(chǎn)緊固件等精密或多腔部件，憑借出色的彎曲強(qiáng)度，能夠承受裝配和最終使用造成的應(yīng)力。Chemlon 109具有卓越的韌性，儀表盤(pán)甚至整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)等汽車(chē)部件低溫儲(chǔ)存和運(yùn)輸使用的防碰撞填充物或墊板。
這種材料的關(guān)鍵性質(zhì)之一，就是零下40攝氏度時(shí)的缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到4.5英尺?磅/英寸（240J/m），彎曲強(qiáng)度達(dá)7000 psi（48.3兆帕）。
Chemlon 109材料已達(dá)到克萊斯勒、福特和通用汽車(chē)的車(chē)用材料標(biāo)準(zhǔn)，已用于生產(chǎn)這三大汽車(chē)公司使用的零部件。Chem Polymer在美國(guó)、歐洲和亞洲設(shè)有生產(chǎn)廠，可按完全相同的配方向世界各地供應(yīng)本產(chǎn)品。
塑鋁復(fù)合技術(shù)減量降耗
采用鋁復(fù)合部件是汽車(chē)制造的又一發(fā)展趨勢(shì)，新款?yuàn)W迪TT轎車(chē)是第一部在車(chē)輛前端使用塑鋁材料的車(chē)型。此前，汽車(chē)前端的混合材料中通常采用的成份是鋼鐵。朗盛半結(jié)晶產(chǎn)品部“合必得”（hybrid）復(fù)合技術(shù)專(zhuān)家Martin Klocke說(shuō)：“用鋁替代鋼鐵制造汽車(chē)部件可以顯著減輕15%的重量。汽車(chē)結(jié)構(gòu)部件采用模內(nèi)組裝法將三層薄鋁板與朗盛公司在復(fù)合技術(shù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的Durethan （杜力頓）牌號(hào)的BKV 30聚酰胺6增強(qiáng)玻璃纖維組合在一起。”這一部件由系統(tǒng)部件供應(yīng)商佛吉亞集團(tuán)（Faurecia）在德國(guó)英戈?duì)査顾氐墓S內(nèi)制造，然后直接交付奧迪公司。
塑鋁復(fù)合前端部件不僅有助于降低汽車(chē)油耗，還可以通過(guò)減輕汽車(chē)前軸前部的重量提高汽車(chē)前部的穩(wěn)定性從而提升車(chē)輛的操控性。
塑鋁復(fù)合部件的采用為奧迪的設(shè)計(jì)師帶來(lái)了更大的施展空間，他們可以為新款車(chē)型的前端賦予更多特性，例如，頭燈和保險(xiǎn)杠的接合點(diǎn)，引擎罩插銷(xiāo)，冷卻循環(huán)系統(tǒng)的組成零件，保險(xiǎn)杠安裝架螺母，電纜固定卡夾，以及在與行人發(fā)生碰撞時(shí)起到更好保護(hù)作用的位置更靠后的車(chē)底（甲板）凸緣。
朗盛為佛吉亞和奧迪兩個(gè)公司的鋁復(fù)合前端部件開(kāi)發(fā)提供了一系列技術(shù)支持。通過(guò)與佛吉亞公司密切合作，朗盛的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了汽車(chē)的前端支架提高了轎車(chē)的NVH特性（總成噪聲、振動(dòng)、聲振粗糙度）。此外，朗盛還通過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)算提高了轎車(chē)前部的總體強(qiáng)度；通過(guò)流變仿真令部件實(shí)現(xiàn)最小變形，聚酰胺熱熔實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化流量和鑄件充型特性。此外，朗盛還協(xié)助他們確定了按照初始產(chǎn)量制造時(shí)的最優(yōu)生產(chǎn)參數(shù)。
朗盛認(rèn)為鋁復(fù)合技術(shù)在汽車(chē)制造中將日益盛行，并正在為此而積極努力。Martin Klocke說(shuō)：“汽車(chē)部件的重量可以顯著降低，從而降低油耗和二氧化碳排放。鋁復(fù)合技術(shù)將來(lái)還有望在B-cross members車(chē)頂支架和儀表板加強(qiáng)件上得到更廣泛的應(yīng)用?！?/SPAN>
簡(jiǎn)化裝配流程
模塑互連器件(MID)，即三維塑料電路板，正在日益成為汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，在汽車(chē)工程領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。
模塑連器件摒棄了傳統(tǒng)電路板，將導(dǎo)體軌和電子元件直接應(yīng)用在器件內(nèi)。因此，復(fù)雜的裝配可以實(shí)現(xiàn)小型化，同時(shí)通過(guò)集成功能可以大量減少單個(gè)元件的數(shù)量。激光直接成型技術(shù)(LDS)是生產(chǎn)模塑互連器件的一種創(chuàng)新工藝，該技術(shù)由LPKF 激光電子股份有限公司(LPKF Laser & Electronics AG)開(kāi)發(fā)。這一技術(shù)可以將導(dǎo)體軌附加到熱塑電路載體上，令電路設(shè)計(jì)的修改變得簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、靈活，并且無(wú)需使用腐蝕性化學(xué)品，電氣/電子元件行業(yè)正在利用LDS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。朗盛公司半結(jié)晶產(chǎn)品事業(yè)部的LDS專(zhuān)家Ralf Jantz說(shuō)：“這一技術(shù)令我們?cè)谄?chē)工程領(lǐng)域看到了巨大的潛力，例如可以應(yīng)用在傳動(dòng)軸編碼器、傳感器殼體、制動(dòng)器、控制器殼體、方向盤(pán)模塊和電子鎖系統(tǒng)的生產(chǎn)中?！崩适⒐灸壳颁N(xiāo)售多種定制的Pocan （保根）牌號(hào)的聚酯產(chǎn)品用于這些部件的生產(chǎn)。
LDS方法基于熱塑性塑料，該塑料含有一種有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物形態(tài)的添加劑。當(dāng)三維部件注塑成型后，激光在其三維表面“刻蝕”高分辨率的電路圖形。在這一過(guò)程中，激光光束將表面的聚酯層蒸發(fā)，活化了下層添加物中的金屬原子。在化學(xué)鍍槽中，被活化部分覆上銅層，之后如有必要還可以通過(guò)電鍍技術(shù)對(duì)銅層加以強(qiáng)化。根據(jù)應(yīng)用的不同，還可在銅層上電鍍鎳、金等其他金屬層。
朗盛公司為LDS工藝開(kāi)發(fā)的Pocan 聚酯產(chǎn)品可以有效控制整個(gè)工藝過(guò)程中的各個(gè)步驟，從原材料選擇和注塑、到激光刻蝕、鍍金屬，如果需要還可進(jìn)行焊接工藝。例如，Pocan DP T7140 LDS是高溫應(yīng)用的理想材料，該高耐熱牌號(hào)材料具有250 ℃的熱變形溫度(Bf)，因此適用于回流焊和蒸氣焊工藝。實(shí)際測(cè)試證明，該材料可以承受電子元件在無(wú)鉛焊錫焊接時(shí)的溫度。很多模塑互連器件應(yīng)用都需采用類(lèi)似的焊接過(guò)程。
Pocan DP7102用于無(wú)失真模塑互連器件的經(jīng)濟(jì)型注塑，具有出色的表面質(zhì)感。該材料具有良好的流動(dòng)特性，因此保證了高生產(chǎn)率。Pocan TP 710-003則是經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)，用于制造擠出型材然后通過(guò)LDS工藝制成電路載體。
朗盛公司現(xiàn)在正針對(duì)LDS工藝努力拓展其Pocan 系列產(chǎn)品。Jantz表示：“例如，我們正在開(kāi)發(fā)具有阻燃特性的材料，以滿足UL 94(美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室協(xié)會(huì))的V-0級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)，還在開(kāi)發(fā)彈性體改性材料以滿足制造更高強(qiáng)度材料的應(yīng)用需求。”
（轉(zhuǎn)載）
