2020年7月23日,高流動性熱塑性塑料的價格通常高于普通材料,但它們在加工、生產(chǎn)成本和設(shè)計自由度方面的優(yōu)勢最終足以確保其物有所值。福特Kuga SUV所采用的塑料-金屬復(fù)合材料(混合結(jié)構(gòu)技術(shù))高度集成主動進氣格柵模組便是一個絕佳的例子。除鋼板外,這一高荷載結(jié)構(gòu)件還在生產(chǎn)過程中采用了朗盛高流動性玻纖增強聚酰胺 6材料Durethan BKV30H2.0EF。該AGS集成前端模塊由全球領(lǐng)先的汽車行業(yè)供應(yīng)商夢達馳有限公司(總部位于德國莫斯巴赫)開發(fā)和生產(chǎn)。
朗盛混合結(jié)構(gòu)設(shè)計專家Ulrich Dajek解釋道:“我們的高流動性聚酰胺 6可在更低的注塑壓力下進行加工。因此,可在混合支撐框架的生產(chǎn)過程中采用合模力較小的小型注塑設(shè)備。這有助于降低設(shè)備運行成本,提高設(shè)備選擇和生產(chǎn)規(guī)劃等方面的靈活性。”
四個集成式主動進氣格柵
支撐框架內(nèi)的主動控制單元包含了四個主動進氣格柵,以確保根據(jù)發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的需求為其供氣。支撐框架的兩側(cè)和上梁中采用了增強金屬嵌件;其中后者包括了高荷載的機蓋鎖?;旌辖Y(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的在于為冷卻系統(tǒng)提供穩(wěn)定的支撐并將其固定到位。此外,支撐框架還集成了多種其它功能,如導(dǎo)軌、調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置底座和緊固件等。
“我們的開發(fā)工程師成功地將所有元件、功能件和接口集成到了支撐框架中,以滿足功能和荷載要求。同時,他們還確保了整個前端模塊可以根據(jù)不同地區(qū)的版本要求,采用高成本效益的自動化量產(chǎn)工藝進行生產(chǎn)。”夢達馳產(chǎn)品開發(fā)團隊負責人Horst-Dieter Haltrich說。
聚酰胺 6提高直接螺紋連接的穩(wěn)定性
作為混合支撐框架所采用的塑料材質(zhì),聚酰胺 6相對于聚丙烯(PP)具有兩大優(yōu)點:首先,支撐框架包含了多個直接螺紋連接,與使用金屬插件相比,前者更具成本效益。與PP相比,采用聚酰胺 6的螺紋接頭在穩(wěn)定性、使用壽命和可靠性方面均大幅領(lǐng)先。其次,相對于PP,聚酰胺更能承受進氣格柵關(guān)閉時的熱荷載。
降低網(wǎng)狀薄壁部件區(qū)域的制造難度
得益于聚酰胺 6優(yōu)異的流動性,部件網(wǎng)狀部分的壁厚大幅降低。據(jù)Dajek介紹:“在荷載較小的區(qū)域,壁厚減小了近20%。與玻纖含量相同的普通聚酰胺 6相比,新材料能夠顯著減輕重量。”由于填充壓力更低,高流動性材料的另一優(yōu)勢在于能夠生產(chǎn)出應(yīng)力更小的部件,從而盡可能的減少變形。
HiAnt®全方位服務(wù)
從研發(fā)到最終投入量產(chǎn),福特、夢達馳和朗盛在整個開發(fā)過程中進行了密切合作。此外,朗盛還為其引入了HiAnt®工程服務(wù)。例如,在某項工程研究中,朗盛對組件進行了拓撲分析,在充分考慮相關(guān)荷載情況的前提下,為聚酰胺加強筋的設(shè)計和定位提供了建議。各種計算和仿真,如散熱器支架剛度分析、支撐框架動態(tài)穩(wěn)定性和噪音、振動和粗糙度(NVH),同樣極具挑戰(zhàn)性,包括對金屬加強鎖扣(機蓋鎖)的荷載能力以及其它涉及到保險的荷載情況——如行人保護中的小腿沖擊測試或輕微碰撞(如停車時的擦碰)下整個組件的行為——進行仿真。另外,朗盛還按照福特的規(guī)格要求對原型件和量產(chǎn)件進行了測試。Dajek介紹道:“比如,我們在人工氣候室內(nèi)對整個組件進行了結(jié)冰測試,以檢驗進氣柵格開合的可靠性。”