車身輕量化的發(fā)展趨勢

專題

車身輕量化的發(fā)展趨勢

車身是構(gòu)成車輛的主要部件，約占車輛總質(zhì)量的35%～40%。研究了有助于車身輕量化的從聚碳酸酯到纖維素的新型技術(shù)和材料。新型材料分別是：①制造車頂組件的聚氨酯復(fù)合材料；②制造天窗和車頂板件的聚碳酸酯；③玻璃和塑料的復(fù)合材料。

聚氨酯復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)為性能穩(wěn)定、質(zhì)量輕、成本低，其構(gòu)成的組件質(zhì)量輕且剛度高，并且具有較好的三維可塑性、聲學(xué)以及隔熱特性。車身的幾何結(jié)構(gòu)通常是一種對稱或不對稱的“三明治”結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)外層（殼）、纖維/聚氨酯層和核心層。同時，可以在結(jié)構(gòu)中添加提高強(qiáng)度的元素或其它具有增強(qiáng)特性的元素。

聚碳酸酯塑料等適合作為輕質(zhì)材料，其是透明的且非常抗沖擊，同時具有較高的輕量級。聚碳酸酯的密度為1.20g/cm3，其元件質(zhì)量是玻璃鋼元件質(zhì)量的1/2。該材料制造的車頂具有極高的耐沖擊能力，能夠在事故或落石甚至是翻車的情況下保護(hù)乘員的安全。此外，適當(dāng)?shù)那迤嵬繉涌商岣哕囕v的耐擦傷性、耐候性和耐紫外線輻射的性能。

偉巴斯特公司研發(fā)制造了采用輕量化材質(zhì)的天窗系統(tǒng)，該材質(zhì)是由聚碳酸酯和玻璃材料組成。相比傳統(tǒng)的安全天窗設(shè)計，該新型天窗的質(zhì)量減輕了15%，將具有高耐磨性的聚對苯二甲酸乙二醇酯應(yīng)用于安全玻璃的內(nèi)表面（ESG），在玻璃破損的情況下，聚對苯二甲酸乙二醇酯會將碎片結(jié)合在一起，保護(hù)乘員免受玻璃碎片的傷害。

多模式可選車頂（圖1）是對車輛進(jìn)行輕量化設(shè)計的一個全新模式。車頂結(jié)構(gòu)具有多種選擇，這意味著不同車頂系統(tǒng)可適用于同一個車身。所有車頂?shù)陌惭b接口都是相同的。車頂模塊易于被安裝并在流水線上完成。這種新型輕量化設(shè)計方式最大的優(yōu)勢在于汽車制造商不需要在生產(chǎn)階段就決定車輛模型中需要安裝的車頂系統(tǒng)，這為車頂系統(tǒng)升級以適應(yīng)市場需求提供了很大的靈活性，并且減少了車輛的復(fù)雜性。

圖1 一個車身機(jī)構(gòu)的可選多種車頂模式

刊名：Lightweight Design（英）

刊期：2015年第117期

作者：Matthias Arleth

編譯：趙喚