Zu den in Automobilen verwendeten nichtmetallischen Werkstoffen zählen Kunststoffe, Gummi, Klebstoffe und Dichtstoffe, Reibmaterialien, Textilien, Glas und weitere Werkstoffe. Diese Werkstoffe finden Anwendung in verschiedenen Industriezweigen wie der Petrochemie, der Leichtindustrie, der Textilindustrie und der Baustoffindustrie. Daher spiegelt der Einsatz nichtmetallischer Werkstoffe in Automobilen die zunehmende Bedeutung dieser Werkstoffe wider.Es vereint wirtschaftliche und technologische Stärke und umfasst zudem ein breites Spektrum an Technologieentwicklungs- und Anwendungskompetenzen in verwandten Branchen.
Aktuell wird die GlasfaserverstärkungZu den in Automobilen eingesetzten Verbundwerkstoffen gehören glasfaserverstärkte Thermoplaste (QFRTP), glasfasermattenverstärkte Thermoplaste (GMT), Sheet Molding Compounds (SMC), Resin Transfer Molding Materials (RTM) und handlaminierte Faserverbundprodukte.
Die HauptglasfaserverstärkungDie derzeit in Automobilen verwendeten Kunststoffe sind glasfaserverstärktes Polypropylen (PP), glasfaserverstärktes Polyamid 66 (PA66) oder PA6 und in geringerem Umfang PBT- und PPO-Materialien.
Verstärkte PP-Produkte (Polypropylen) zeichnen sich durch hohe Steifigkeit und Zähigkeit aus, und ihre mechanischen Eigenschaften können um ein Vielfaches verbessert werden. Verstärktes PP wird in Bereichen eingesetzt, in denen …wie beispielsweise bei Büromöbeln, etwa bei Kinderstühlen mit hoher Rückenlehne und Bürostühlen; es wird auch in Axial- und Radialventilatoren in Kälteanlagen wie Kühlschränken und Klimaanlagen verwendet.
Verstärkte Polyamid-Werkstoffe werden bereits in Pkw und Nutzfahrzeugen eingesetzt, typischerweise zur Herstellung kleiner Funktionsteile. Beispiele hierfür sind Schutzabdeckungen für Schlossgehäuse, Sicherungskeile, eingebettete Muttern, Gaspedale, Schalthebelabdeckungen und Türgriffe. Wenn das vom Teilehersteller gewählte Material instabil ist, …Wenn die Qualität nicht stimmt, der Herstellungsprozess ungeeignet ist oder das Material nicht richtig getrocknet ist, kann dies zum Bruch von schwachen Teilen im Produkt führen.
Mit dem AutomAufgrund der steigenden Nachfrage der Industrie nach leichten und umweltfreundlichen Werkstoffen setzen ausländische Automobilhersteller verstärkt auf GMT (Glasfasermatten-Thermoplaste) für Strukturbauteile. Dies ist vor allem auf die hervorragende Zähigkeit, die kurzen Formgebungszyklen, die hohe Produktionseffizienz, die niedrigen Verarbeitungskosten und die Umweltverträglichkeit von GMT zurückzuführen, wodurch es zu einem der Werkstoffe des 21. Jahrhunderts zählt. GMT wird hauptsächlich für die Herstellung von Multifunktionshalterungen, Armaturenbretthalterungen, Sitzgestellen, Motorschutzbügeln und Batteriehalterungen in Pkw verwendet. Beispielsweise werden die von FAW-Volkswagen produzierten Audi A6 und A4 aus GMT gefertigt, eine lokale Produktion ist jedoch noch nicht erreicht.
Um die Gesamtqualität von Automobilen zu verbessern und mit internationalen Standards Schritt zu halten,Zur Gewichts-, Vibrations- und Geräuschreduzierung haben inländische Unternehmen die Produktions- und Formgebungsprozesse von GMT-Werkstoffen erforscht. Sie verfügen über die Kapazitäten zur Massenproduktion von GMT-Werkstoffen, und in Jiangyin, Jiangsu, wurde eine Produktionslinie mit einer Jahreskapazität von 3000 Tonnen GMT-Werkstoff errichtet. Auch inländische Automobilhersteller verwenden GMT-Werkstoffe bei der Konstruktion einiger Modelle und haben mit der Serienproduktion begonnen.
Sheet Molding Compound (SMC) ist ein wichtiger glasfaserverstärkter Duroplast. Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften, der Möglichkeit zur Massenproduktion und der Erzielung von Oberflächen der Güteklasse A findet er breite Anwendung im Automobilbau. Aktuell wird die Anwendung vonDer Einsatz ausländischer SMC-Werkstoffe in der Automobilindustrie hat neue Fortschritte erzielt. SMC wird hauptsächlich für Karosserieteile verwendet und macht damit 70 % des gesamten SMC-Verbrauchs aus. Das stärkste Wachstum verzeichnen Strukturbauteile und Getriebekomponenten. In den nächsten fünf Jahren wird ein Anstieg des SMC-Einsatzes in der Automobilindustrie um 22 % bis 71 % erwartet, während in anderen Branchen ein Wachstum von 13 % bis 35 % prognostiziert wird.
Anwendungsstatuss und Entwicklungstrends
1. Hochglasfaserverstärkte SMC-Platten (Sheet Molding Compound) finden zunehmend Anwendung in Strukturbauteilen von Automobilen. Erstmals demonstriert wurden sie in Strukturbauteilen zweier Ford-Modelle (E1).Xplorer und Ranger) im Jahr 1995. Aufgrund seiner Multifunktionalität wird es allgemein als vorteilhaft im Konstruktionsdesign angesehen, was zu seiner weitverbreiteten Anwendung in Automobilarmaturenbrettern, Lenksystemen, Kühlsystemen und elektronischen Gerätesystemen führte.
Die von der amerikanischen Firma Budd geformten oberen und unteren Halterungen bestehen aus einem Verbundwerkstoff mit 40 % Glasfaseranteil in ungesättigtem Polyester. Diese zweiteilige Vorderkonstruktion erfüllt die Anforderungen des Nutzers, wobei sich das vordere Ende der unteren Kabine nach vorne erstreckt. Die obere Halterung…Die Halterung ist an der Frontverkleidung und der vorderen Karosseriestruktur befestigt, während die untere Halterung mit dem Kühlsystem zusammenarbeitet. Diese beiden Halterungen sind miteinander verbunden und stabilisieren gemeinsam mit der Fahrzeugverkleidung und der Karosseriestruktur die Frontpartie.
2. Die Anwendung von SMC-Materialien (Sheet Molding Compound) mit niedriger Dichte: SMC mit niedriger Dichte hat ein spezifisches GewichtMit einer Dichte von 1,3 g/cm³ ist es laut praktischen Anwendungen und Tests 30 % leichter als herkömmliches SMC mit einer Dichte von 1,9 g/cm³. Durch die Verwendung dieses SMC mit niedriger Dichte lässt sich das Gewicht von Bauteilen im Vergleich zu ähnlichen Stahlteilen um etwa 45 % reduzieren. Sämtliche Innenverkleidungen und die neuen Dachhimmel des Corvette-Modells von 1999, hergestellt von General Motors in den USA, bestehen aus SMC mit niedriger Dichte. Darüber hinaus wird SMC mit niedriger Dichte auch für Autotüren, Motorhauben und Kofferraumdeckel verwendet.
3. Weitere Anwendungen von SMC in Automobilen, die über die bereits erwähnten neuen Einsatzgebiete hinausgehen, umfassen die Herstellung verschiedenerWir verwenden SMC auch für andere Teile. Dazu gehören Fahrerhaustüren, aufblasbare Dächer, Stoßfängerrahmen, Laderaumtüren, Sonnenblenden, Karosserieteile, Dachablaufrohre, Seitenleisten für Fahrzeugunterstände und LKW-Aufbauten, wobei der größte Anteil an der Verwendung in äußeren Karosserieteilen liegt. Was den Einsatz in China betrifft, so wurde SMC mit der Einführung der Pkw-Produktionstechnologie zunächst in Pkw eingesetzt, hauptsächlich für Reserveradfächer und Stoßfängerrahmen. Aktuell findet es auch in Nutzfahrzeugen Anwendung, beispielsweise für Teile wie Federbeinraumabdeckungen, Ausgleichsbehälter, Leitungsschellen, große und kleine Trennwände, Lufteinlassverkleidungen und vieles mehr.
GFRP-VerbundwerkstoffBlattfedern für Kraftfahrzeuge
Das Harzinjektionsverfahren (RTM) beinhaltet das Pressen von Harz in eine geschlossene Form mit Glasfasern, gefolgt von der Aushärtung bei Raumtemperatur oder durch Wärmezufuhr. Im Vergleich zum PlattenformverfahrenDas RTM-Verfahren (Reversible Thermotransfer) bietet im Vergleich zum SMC-Verfahren (Self-Mixed Compound) einfachere Produktionsanlagen, geringere Werkzeugkosten und hervorragende physikalische Eigenschaften der Produkte, eignet sich jedoch nur für die Klein- und Mittelserienfertigung. Im Ausland werden mit dem RTM-Verfahren bereits Karosserieteile hergestellt. In China hingegen befindet sich die RTM-Spritzgießtechnologie für die Automobilteilefertigung noch in der Entwicklungs- und Forschungsphase. Ziel ist es, hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften des Rohmaterials, der Aushärtezeit und der Spezifikationen des Endprodukts das Produktionsniveau vergleichbarer ausländischer Produkte zu erreichen. Zu den in China mit dem RTM-Verfahren entwickelten und erforschten Automobilteilen gehören Windschutzscheiben, Heckklappen, Diffusoren, Dächer, Stoßfänger und Heckklappen für Fukang-Fahrzeuge.
Wie lässt sich der RTM-Prozess jedoch schneller und effektiver auf Automobile anwenden?Die Materialeigenschaften für die Produktstruktur, das Leistungsniveau der Materialien, Bewertungsstandards und die Erzielung von Oberflächen der Güteklasse A sind wichtige Themen in der Automobilindustrie. Sie sind zugleich Voraussetzungen für die breite Anwendung des RTM-Verfahrens in der Automobilteilefertigung.
Warum GFK?
Aus Sicht der Automobilhersteller sind GFK (faserverstärkte Kunststoffe) im Vergleich zu anderenEr-Materialien sind ein sehr attraktives Alternativmaterial. Nehmen wir SMC/BMC (Sheet Molding Compound/Bulk Molding Compound) als Beispiele:
* Gewichtsersparnis
* Komponentenintegration
* Designflexibilität
* Deutlich geringere Investitionskosten
* Erleichtert die Integration von Antennensystemen
* Dimensionsstabilität (niedriger linearer Wärmeausdehnungskoeffizient, vergleichbar mit Stahl)
* Gewährleistet hohe mechanische Leistungsfähigkeit auch unter hohen Temperaturbedingungen
Kompatibel mit E-Coating (elektronischer Lackierung)
Lkw-Fahrern ist sehr wohl bewusst, dass der Luftwiderstand, auch als Luftwiderstand bekannt, schon immer ein bedeutender Faktor war.Gegner für Lkw. Die große Stirnfläche der Lkw, das hohe Fahrgestell und die kastenförmigen Anhänger machen sie besonders anfällig für Luftwiderstand.
Um dem entgegenzuwirkenDer Luftwiderstand erhöht unweigerlich die Motorlast; je höher die Geschwindigkeit, desto größer der Widerstand. Die erhöhte Last durch den Luftwiderstand führt zu einem höheren Kraftstoffverbrauch. Um den Luftwiderstand von Lkw zu verringern und dadurch den Kraftstoffverbrauch zu senken, haben Ingenieure intensiv nach Lösungen gesucht. Neben aerodynamischen Designs für die Fahrerkabine wurden zahlreiche Vorrichtungen hinzugefügt, um den Luftwiderstand am Rahmen und am Heck des Anhängers zu reduzieren. Welche Vorrichtungen dienen der Reduzierung des Luftwiderstands bei Lkw?
Dach-/Seitenabweiser
Die Dach- und Seitenabweiser sind in erster Linie dazu da, zu verhindern, dass der Wind direkt auf den quadratischen Laderaum trifft. Stattdessen wird der größte Teil der Luft so umgeleitet, dass sie sanft über und um die oberen und seitlichen Teile des Anhängers strömt, anstatt direkt auf die Vorderseite des Anhängers zu treffen.Dies verursacht einen erheblichen Widerstand. Richtig angewinkelte und höhenverstellbare Ablenkbleche können den durch den Anhänger verursachten Widerstand deutlich reduzieren.
Seitenschweller für Autos
Seitenschweller an einem Fahrzeug dienen dazu, die Seiten des Chassis zu glätten und es nahtlos in die Karosserie zu integrieren. Sie verdecken Bauteile wie seitlich angebrachte Benzin- und Kraftstofftanks und reduzieren deren dem Wind ausgesetzte Frontfläche. Dadurch wird ein gleichmäßigerer Luftstrom ohne Turbulenzen ermöglicht.
Niedrig positionierter Stoßfängerr
Der nach unten verlängerte Stoßfänger reduziert den Luftstrom unter dem Fahrzeug, was dazu beiträgt, den durch die Reibung zwischen Chassis und Karosserie entstehenden Widerstand zu verringern.Zudem reduzieren manche Stoßfänger mit Führungslöchern nicht nur den Luftwiderstand, sondern lenken den Luftstrom auch gezielt auf die Bremstrommeln oder Bremsscheiben und tragen so zur Kühlung des Bremssystems bei.
Seitenabweiser für Ladeboxen
Die seitlichen Windabweiser der Ladefläche verdecken einen Teil der Räder und verringern den Abstand zwischen Laderaum und Boden. Diese Konstruktion reduziert den seitlichen Luftstrom unter dem Fahrzeug. Da sie einen Teil der Räder abdecken, lenken diese Windabweiser den Luftstrom ab.Die Reifen reduzieren außerdem die Turbulenzen, die durch die Wechselwirkung zwischen den Reifen und der Luft entstehen.
Heckabweiser
Entwickelt, um zu störenDurch die Luftwirbel im Heckbereich wird der Luftstrom optimiert und dadurch der Luftwiderstand verringert.
Welche Materialien werden also für die Windabweiser und Abdeckungen an Lkw verwendet? Meinen Recherchen zufolge ist Glasfaser (auch bekannt als glasfaserverstärkter Kunststoff oder GFK) auf dem hart umkämpften Markt aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und ihrer Robustheit besonders beliebt.Zuverlässigkeit ist eine von mehreren Eigenschaften.
Fiberglas ist ein Verbundwerkstoff, bei dem Glasfasern und deren Produkte (wie Glasfasergewebe, -matten, -garne usw.) als Verstärkung und Kunstharz als Matrixmaterial verwendet werden.
Fiberglas-Deflektoren/Abdeckungen
In Europa begann man bereits 1955 mit dem Einsatz von Fiberglas im Automobilbau, zunächst mit Versuchen an Karosserien des Modells STM-II. 1970 nutzte Japan Fiberglas zur Herstellung dekorativer Radkappen, und 1971 fertigte Suzuki Motorabdeckungen und Kotflügel aus Fiberglas. In den 1950er-Jahren begann man in Großbritannien mit der Verwendung von Fiberglas und ersetzte damit die bis dahin üblichen Kabinen aus Stahl-Holz-Verbundwerkstoffen, wie sie beispielsweise im Ford zu finden waren.d S21 und dreirädrige Fahrzeuge, die den Fahrzeugen jener Zeit einen völlig neuen und weniger starren Stil verliehen.
Im Inland in China, einige mDie Hersteller haben umfangreiche Entwicklungsarbeit im Bereich der Fahrzeugkarosserien aus Fiberglas geleistet. So entwickelte beispielsweise FAW schon früh erfolgreich Motorabdeckungen und flache, aufklappbare Fahrerkabinen aus Fiberglas. Derzeit ist der Einsatz von Fiberglasprodukten bei mittelschweren und schweren Lkw in China weit verbreitet, einschließlich solcher mit langem Motorraum.Abdeckungen, Stoßstangen, Frontabdeckungen, Kabinendachabdeckungen, Seitenschweller und Windabweiser. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist der chinesische Hersteller von Windabweisern, Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd. Sogar einige der luxuriösen, großen Schlafkabinen in den begehrten amerikanischen Pickups mit langer Nase sind aus Fiberglas gefertigt.
Leicht, hochfest, korrosionsbeständig-beständig, weit verbreitet in Fahrzeugen
Aufgrund ihrer geringen Kosten, kurzen Produktionszyklen und hohen Designflexibilität werden Glasfaserwerkstoffe in vielen Bereichen der Lkw-Herstellung eingesetzt. Beispielsweise wiesen inländische Lkw vor einigen Jahren ein eintöniges und starres Design auf, individuelle Außengestaltung war unüblich. Mit dem rasanten Ausbau des inländischen Autobahnnetzes, derDie Entwicklung des Fernverkehrs hat die Schwierigkeit, aus Stahl individuelle Kabinenaussehen zu gestalten, die hohen Kosten für die Formenkonstruktion und Probleme wie Rost und Undichtigkeiten bei mehrteiligen Schweißkonstruktionen dazu veranlasst, dass viele Hersteller Fiberglas für die Kabinendächer wählten.
Aktuell verwenden viele Lkw fiBergenglass-Materialien für Frontabdeckungen und Stoßstangen.
Glasfaserverbundwerkstoff zeichnet sich durch sein geringes Gewicht und seine hohe Festigkeit aus, mit einer Dichte zwischen 1,5 und 2,0. Das entspricht nur etwa einem Viertel bis einem Fünftel der Dichte von Kohlenstoffstahl und ist sogar geringer als die von Aluminium. Im Vergleich zu 08F-Stahl weist ein 2,5 mm dickes Glasfaserverbundmaterial eineDie Festigkeit entspricht der von 1 mm dickem Stahl. Darüber hinaus lässt sich Fiberglas flexibel an die jeweiligen Anforderungen anpassen und bietet eine höhere Gesamtstabilität sowie hervorragende Verarbeitbarkeit. Es ermöglicht eine flexible Auswahl an Formgebungsverfahren, abhängig von Form, Zweck und Menge des Produkts. Der Formgebungsprozess ist einfach und erfordert oft nur einen einzigen Schritt. Das Material ist korrosionsbeständig und beständig gegen Witterungseinflüsse, Wasser sowie gängige Konzentrationen von Säuren, Basen und Salzen. Daher werden Fiberglaswerkstoffe heutzutage bei vielen Lkw für Frontstoßstangen, Frontabdeckungen, Seitenschweller und Windabweiser verwendet.
Veröffentlichungsdatum: 02.01.2024
