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研究人員開發新型熱塑性玻纖增強復合材料 使汽車更安全
2010-8-26 來源:復材在線
關鍵詞:熱塑性 玻纖增強復合材料 汽車 安全

    不可避免的車禍,確實使人們面臨生死考驗。因此,研究人員的主要任務就是考慮如何使得車禍發生時,如何使車輛能最大程度的吸收碰撞能量。好消息是,最近研發人員發現應用一種新型材料可以大幅度提高車輛安全性能,這款材料就是我們所熟悉的熱塑性復合材料。專家表示,這款材料同時可以適應大幅度量產的汽車。

    我們所看到的傳統車輛通常采用鋼材制成。然而,這種原材料一直面臨來自其它材料的激烈競爭。現代汽車在制造中通常會在車輛中同時采用鋼質、鋁質和纖維增強復合材料零部件。車身的高強度承載結構和防撞組件,就是為了在車禍發生時對車內的駕駛員和乘客提供足夠的保護。汽車制造商曾經使用熱固性樹脂基體制造這部分零部件。但這種方法有一些弊端:大規模生產難以有效實施,另一個潛在危險是,熱固性復合材料部件在車輛發生碰撞的時候,受損的邊緣會變得異常鋒利。最后一個難以解決的問題,大家可能早已了解,就是熱固性復合材料回收困難。來自位于普芬茨塔爾(Pfinztal)的Fraunhofer Institute for Chemical Technology(弗勞恩霍夫化學技術研究所 簡稱ICT)的專家們最近發現了一項新方法,能夠解決這些問題,為批量生產的汽車研發出一種新材料:熱塑性纖維增強復合材料。一旦這款材料制成的汽車部件達到了使用期限以后,可以進行粉碎回收,溶解后,重新用于高質量部件的生產中。不僅如此,熱塑性增強復合材料汽車部件在車輛發生意外時也能表現出眾:熱塑性復合材料部件能夠在車禍發生時吸收碰撞產生的巨大沖擊力。

    曾經,制造人員頭疼于開發出針對高性能纖維增強增強熱塑性復合材料部件適合的加工技術,但是,來自ICT的工程師們現在卻開發出了一種適合的加工技術,可以適應大規模批量生產的汽車(每年可滿足十萬輛的生產)。ICT的項目經理Dieter Gittel表示,我們的方法提供相當短的產品制造時間。制造熱塑性復合材料部件的生產周期僅為五分鐘左右。與熱固性復合材料部件相比,后者需要至少20分鐘的生產周期。

    Fraunhofer研究所的專家們將他們的新技術命名為RTM(T-RTM)。這項技術的靈感來自傳統的RTM(Resin Transfer Molding)熱固性復合材料生產技術。首選的增強材料通常為碳纖維或玻璃纖維。

    試驗零件證實了材料這新的類的好處:為Porsche Carrera(保時捷卡宴)打造的新型車體比原先的鋁質部件減重50%。為了提高車輛在碰撞中的整體性能,ICT的工程師們同時會計算出計算出最佳纖維鋪放方法。T-RTM技術的另外一個優勢就是,熱塑性復合材料的生產成本以及制造部件的加工成本要比相同熱固性復合材料部件成本低50%左右。未來幾年,專家估計,這類熱塑性復合材料零部件將會用于汽車業和娛樂產業中。

    曾經,大多數汽車制造商采用鋼材制造汽車,但是,今天的制造商將減低車身重量和節約制造成本放在首要位置。在材料的選擇上也更加廣泛,如鋼材,鋁材和纖維增強塑料(玻璃鋼)。采用復合材料制造的高強度承載結構和防撞組件都是用來增加車身的堅固程度,在撞擊發生時,更好的保護車內人員。科研人員研發出的這款新型復合材料確實不但能夠滿足批量生產的要求,還能在車禍發生時,部件邊緣不會因變的鋒利,而傷害車內人員。

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