环保、轻质、节能是未来汽车的发展主题,而塑料是成就这一理想的重要材料。针对此主题开发的种种新品,使得汽车更符合现代人对舒适、安全性等各方面的需求,并推动塑料在汽车行业的应用向纵深发展。
汽车制造业一直是塑料应用为关注的领域之一。多方面的资料显示,使用塑料越多的汽车,在节能及省油方面的表现越卓越。初由于塑料在硬度及耐热性能上与金属有较大距离,在一些关键部件上塑料难以取代金属。但近年工程塑料在性能上实现重大突破,巿场上出现越来越多适合汽车应用的工程塑料。与金属比较,塑料在成型方面更加方便,适合制作小巧细致的运动部件,并且重量比金属轻,节能效应更明显。新的汽车内饰部件、仪表板、杂物箱盖、座椅及方向盘模块已广泛应用塑料,其它汽车的重要组成部分如导风管、挡泥板及车窗等也都开始使用塑料。
塑料三维电路载体
模塑互连器件(MID),即三维塑料电路板,正日益成为汽车行业的发展趋势。
模塑互连器件摒弃了传统电路板,将导体轨和电子组件直接应用在器件内。因此,复杂的装配可以实现小型化,同时通过集成功能可以大量减少单个组件的数量。激光直接成型技术(LDS)是生产模塑互连器件的一种创新工艺,该技术由LPKF激光电子股份有限公司(LPKFLaser&ElectronicsAG)开发。这一技术可以将导体轨附加到热塑电路载体上,令电路设计的修改变得简单、经济、灵活,并且无需使用腐蚀性化学品,电气/电子组件行业正在利用LDS技术的优势。
朗盛公司半结晶产品事业部的LDS专家Ralf Jantz说:“这一技术令我们在汽车工程领域看到了巨大的潜力,例如可以应用在传动轴编码器、传感器壳体、制动器、控制器壳体、方向盘模块和电子锁系统的生产中。”
朗盛公司为LDS工艺开发的Pocan®聚酯产品可以有效控制整个工艺过程中的各个步骤,从原材料选择和注塑、到激光刻蚀、镀金属,如果需要还可进行焊接工艺。例如,Pocan®DPT7140LDS是高温应用的理想材料,其具有250℃的热变形温度(Bf),因此适用于回流焊和蒸气焊工艺。Pocan®DP7102用于无失真模塑互连器件的经济型注塑,具有出色的表面质感。该材料具有良好的流动特性,因此保证了高生产率。
轻量化汽车用风管
杜邦推出的DuPont TMZytel®尼龙,以吹塑的形式制造汽车用导风管,应用于部分沃尔沃的卡车系列。
目前挪威TI Automotive公司正在采用未补强的增韧热稳定品级DuPont TMZytel®尼龙,为配有12L发动机的沃尔沃卡车生产3维吹塑导风管。这种导风管的重量超过2kg,是大的吹塑产品之一。TI Automotive公司采用型坯控制技术(Parisonmanipulation)生产这种弯曲的导风管,以增强产品的机械性能,成形产品的复杂结构。
导风管从空气滤清器向涡轮增压器输送清洁空气,其工作温度约为140℃,需要承受1.2-2bar的充气压力,同时需要耐油、耐窜缸混和气及耐燃料。此外,用于卡车发动机的部件需要达到10,000小时的长使用寿命。设法替换掉导风管中的金属件就可以将其总重量减少约50%,TI Automotive公司认为所用的Zytel®尼龙可以满足材料要求。
在选取材料时,苛刻的加工条件也是要考虑的因素之一:弯曲的导风管尺寸大、形状复杂,长约1m,直径约13cm,厚度在4到2.55mm之间变化,因此需要采用流动性能好、收缩率低的工程聚合物。用“型坯控制”工艺生产导风管,是传统吹塑技术的进步,其中,挤出的型坯由一组机械手操纵向模塑段移动,使其适应3维模腔。该工艺方法不会产生废品,在成品上不会出现收缩熔接缝,可提高关键受力区的机械性能。