在商用車車身開發(fā)過程中，塑料材料的應(yīng)用目前主要集中在內(nèi)外裝飾件、電子器件的絕緣和裝飾外殼等方面，本文所論述的車身塑料應(yīng)用主要指車身附件中的塑料應(yīng)用。
應(yīng)用現(xiàn)狀
商用車塑料產(chǎn)品發(fā)展的最新特點是產(chǎn)品的大型化和裝配的集成化。目前在車身塑料制品中，1m以上的產(chǎn)品已經(jīng)非常普遍，部分塑料產(chǎn)品的長度已經(jīng)達到2m以上。同時，產(chǎn)品的集成化程度也日益提高，像儀表板這樣的總成已經(jīng)集成為一體進行線下裝配，這也導致塑料產(chǎn)品具有更加復雜的結(jié)構(gòu)。這樣一來，不僅僅要求材料具有高流動、高剛性等基本性能，還要求材料的顏色必須有很好的穩(wěn)定性。另外，先進的加工工藝可以保證制品性能、降低扭曲等。下面僅就幾種使用量較大的材料，介紹一下它們在車身上的使用現(xiàn)狀。
1.改性PP材料
在車身塑料材料中，目前使用最多的是改性PP系列材料。使用部件包括儀表板、車門護板、裝飾面板等大型內(nèi)飾部件和保險杠、水箱面罩、擋泥板等外裝部件。以改性PP為主的聚烯烴材料已經(jīng)占到車用塑料使用量的50%以上。在使用中，應(yīng)特別注重改性PP材料以下特點。
·高流動性
目前，改性PP材料的熔融指數(shù)往往達到20~30g/10min。這樣，可以提高產(chǎn)品的熔接線強度、降低熔接痕。為了滿足制品表觀顏色的要求，對改性PP基礎(chǔ)材料的選擇也有更嚴格的要求，需要使用專門合成的PP材料。
·性能要求合理化
針對不同部位的產(chǎn)品，制定材料不同的性能要求。例如，儀表板使用的改性PP已經(jīng)達到2GPa的彎曲模量和25kJ/m2的沖擊強度，而門護板則要求5kJ/m2左右沖擊強度即可。這樣可以在滿足制品性能要求的前提下，有效控制成本。
·密度成為重要指標
為了有效降低材料成本,在嚴格要求材料性能的同時，材料密度也成為一項重要指標。目前，國內(nèi)商用車塑料材料的價格已經(jīng)占到塑料零部件價格的1/2，因此材料密度對于制品成本控制具有重要作用。
上述幾個方面的要求往往相互限制，因此對于材料的配方設(shè)計、制品加工等都提出了比以前更為嚴格的要求。同時，隨著材料合成技術(shù)和加工技術(shù)的進步，部分內(nèi)飾產(chǎn)品也開始采用純PP材料，進一步降低了材料成本。
2. ABS類材料
ABS的品種多、表面處理效果好、價格低，在車身材料中一直廣受歡迎。但由于ABS耐候性差，目前商用車中已經(jīng)廣泛使用高耐候的AES，ASA等材料作為ABS的補充。當產(chǎn)品需要表面處理（如水轉(zhuǎn)印膜、噴涂）時，采用ABS；不需要表面處理時，選用ASA、AES等。
3. SMC等玻纖增強材料
SMC的綜合性能遠遠超過其他工程塑料，并且可以在線噴漆，在商用車車身開發(fā)中一直占有重要位置。目前車用SMC的彎曲模量一般超過10GPa，沖擊強度則高達60 kJ/m2以上，可以制備保險杠、支柱、發(fā)動機面罩、各類擋板等大表面積制品。其他熱塑性玻纖增強工程塑料也由于強度高，在實際中得到了廣泛應(yīng)用，例如PC/PET-GF10、PP-GF30等材料。
應(yīng)用趨勢
車身塑料的使用除了材料本身的性能要求和工藝要求等客觀條件以外，還受到材料使用趨勢等影響，這種趨勢往往會形成強制的要求。目前在車身用塑料材料中，下面幾個趨勢正在逐漸成為現(xiàn)實。
1.材料統(tǒng)一性
材料統(tǒng)一性包括基礎(chǔ)材料和填料種類的統(tǒng)一，這樣可以方便材料回收。目前，內(nèi)飾用塑料已經(jīng)向著聚烯烴材料的方向統(tǒng)一，主要是改性PP、PE材料、聚烯烴彈性體等。外裝材料目前仍然有多種材料在不同的車型中使用，主要使用的品種為改性PP、SMC、ABS類等。車用材料的回收率即將成為一個強制性的指標。
2.車身內(nèi)飾空間的環(huán)境保護
內(nèi)飾附件已經(jīng)基本塑料化，塑料制品在加工、裝配和使用過程中，會揮發(fā)出大量的有機物（VOC），有效降低VOC已經(jīng)成為內(nèi)飾材料的一個重大課題。國內(nèi)外許多材料廠商都在致力于低味道、低揮發(fā)性改性材料和環(huán)境友好型粘接劑等材料的開發(fā)，以滿足車身內(nèi)飾的環(huán)境保護要求，抗菌面料的研究也在努力推進中。
3.低成本材料方案
塑料制品的價格優(yōu)勢主要表現(xiàn)在加工和裝配簡單，但是塑料本身是一種高價材料。材料價格對制品價格的影響較大，塑料材料的價格已經(jīng)占到塑料零部件價格的1/2,這也說明車用塑料制品加工技術(shù)相對落后、制品功能性差，導致增值過程太低，限制了車用塑料制品采用更優(yōu)異的加工技術(shù)來提高產(chǎn)品性能。低成本方案現(xiàn)在主要有兩種方式，第一是采用更低廉的材料，比如回收材料等這種低附加值創(chuàng)新只能進一步惡化國內(nèi)零部件環(huán)境：第二是采用性能更優(yōu)異的材料，通過降低產(chǎn)品用料來降低材料成本，同時提高加工技術(shù)。這種創(chuàng)新型低成本材料方案是塑料供應(yīng)商和制品加工廠商一直努力的方向，但目前仍然收到價格限制而進步緩慢。
車身塑料材料應(yīng)用的飽和性分析
1.材料使用量的飽和性分析
目前，車身附件塑料材料的使用已經(jīng)達到了一個很高的水平。在可以預(yù)見的一段時間內(nèi)，要擴大塑料材料在商用車白車身上的應(yīng)用仍要受到技術(shù)方面的限制。在車身內(nèi)飾和外部裝飾中，大表面積零件的塑料使用也已經(jīng)到了飽和程度，僅僅有部分零件尚未塑料化，主要包括各類支撐固定板、儀表板梁及其支架總成、座椅支架等各類支架。這些部位由于受到一定拉、壓、彎等應(yīng)力，往往采用金屬部件。事實上，像座椅支架這樣的產(chǎn)品，已經(jīng)開始嘗試塑料材料。長玻纖增強塑料（LFT）已經(jīng)廣泛使用在國外的轎車領(lǐng)域，對于這些支架產(chǎn)品而言，LFT是一類非常合適的材料。由于新材料成本的降低和加工技術(shù)的不斷進步，車身內(nèi)飾、外裝部件實現(xiàn)全部塑料化已經(jīng)不再遙遠。
相對于不斷推進的轎車全塑車身，商用車目前尚不具備可行性。但是像車門這樣的大型制件，采用塑料成型有一定的可行性.部分白車身部件也已經(jīng)采用SMC等成型部件。全塑車身發(fā)展過程中研究的高級加工技術(shù)也推動了其他車身塑料部件的進步。
2.材料使用類型的飽和性分析
同一制品往往可以采用不同的塑料材料。一般說來任何一個制品都可以有2~3種材料能夠滿足其要求。例如發(fā)動機面罩可以采用SMC、ABS噴涂、改性PP、AES等材料：保險杠材料也可以采用金屬、 SMC、改性PP、PC/PBT等多種材料，目前已經(jīng)形成了多材料相互競爭的局面。在設(shè)計初期，應(yīng)考慮成本、產(chǎn)量、車型配置，并預(yù)測后續(xù)產(chǎn)品改進等因素，進行合理的選擇。隨著新材料技術(shù)的不斷進步，將有更多的材料可供車身產(chǎn)品選擇。
塑料制品的問題與解決方案
雖然在車身附件中塑料制品得到了廣泛使用，但仍存在許多問題。這些問題會導致客戶對塑料制品滿意度的下降，也會導致設(shè)計人員對塑料制品性能的懷疑。一般來說這種滿意程度下降的直接反應(yīng)就是將其改換為金屬制品或者采用更高等級的塑料制品，從而增加了產(chǎn)品成本。
例如，對于PP材料而言，無論如何改性，總是存在著低溫脆性和高溫剛性的矛盾，后結(jié)晶現(xiàn)象也造成產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性相對較差。雖然針對不同制品采取了不同的材料方案和設(shè)計方案，外部裝飾件的部分改性PP制品總還是不能令人滿意。目前，在新開發(fā)的商用車身（特別是中高檔商用車）的重要外裝件中，明顯降低了改性PP的使用比例，而使用SMC作為保險杠、AES作為面罩等。從設(shè)計人員的反饋來看，改性PP的外裝制品已經(jīng)是低擋產(chǎn)品的別稱，應(yīng)該對通過加工技術(shù)的進步來提高改性PP制品滿意度的工作給予相當程度的重視。
塑料制品使用過程中的高維修費用也是一個問題，特別是像保險杠這樣重要的產(chǎn)品。雖然塑料保險杠在發(fā)生事故時可以起到保護對方的作用，但是絕大部分用戶對塑料保險杠使用過程中的易損壞性和高維修費用總是不滿意。
從產(chǎn)品設(shè)計角度來看，目前最重要的依然是基于裝配的設(shè)計（DFA）設(shè)計重點在于裝配和運動干涉等信息。車身設(shè)計人員往往關(guān)注制品最后的使用狀態(tài)卻無法在設(shè)計初期預(yù)測塑料產(chǎn)品在制造過程中存在的潛在風險。所有的零部件必須制備合格，才可以滿足設(shè)計和使用要求。在材料選擇和性能匹配已經(jīng)相對完善的今天，基于制造的設(shè)計（DFM）就成為塑料應(yīng)用的新課題。從現(xiàn)有發(fā)展階段來看，車身塑料制品的DFM主要表現(xiàn)在產(chǎn)品成型新工藝和CAE模擬兩個方面。
在成型工藝方面，低壓成型技術(shù)一直是塑料產(chǎn)品成型加工中大力發(fā)展的領(lǐng)域。在商用車生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其應(yīng)該重點關(guān)注低壓成型技術(shù)，氣體輔助成型、注塑-壓制工藝、模內(nèi)裝飾工藝等都是低壓成型技術(shù)的具體應(yīng)用，其中氣體輔助成型已經(jīng)得到了廣泛使用。新工藝的實行，可以突破塑料制品原有的設(shè)計限制，給車身塑料制品帶來質(zhì)的變化。
CAE模擬技術(shù)也已經(jīng)在生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，它包括應(yīng)力分析CAE和模流模擬CAE，CAE技術(shù)有助于對制品強度和加工過程中出現(xiàn)的問題進行預(yù)測。目前，車身塑料制品的質(zhì)量控制已經(jīng)達到了量化階段。CAE模擬可以有效控制開發(fā)風險、降低產(chǎn)品試制次數(shù)，目前國內(nèi)的商用車車身塑料產(chǎn)品設(shè)計正在向這方面迅速發(fā)展。
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