11月10日，巴斯夫公司(BASF)在上海召開(kāi)以輕量化設(shè)計(jì)為主題的媒體見(jiàn)面會(huì)。會(huì)上，巴斯夫工程塑料亞太區(qū)高級(jí)副總裁鮑磊偉(Andy Postlethwaite)表示，采用工程塑料替代鋼質(zhì)材料的輕量化技術(shù)正得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用。在該領(lǐng)域，起步不算早的中國(guó)汽車(chē)還有巨大的潛力可挖。
減重需求為工程塑料應(yīng)用加碼
據(jù)鮑磊偉介紹，如果汽車(chē)重量降低10%，油耗可以減少5%-7%，并且二氧化碳的排放也會(huì)得以降低。對(duì)部分汽車(chē)部件或車(chē)身覆蓋件而言，采用工程塑料替代鋼質(zhì)材料，不僅可減輕重量高達(dá)50%，而且還有助于改善設(shè)計(jì)自由度。例如，某款歐寶車(chē)型的座椅，其骨架采用巴斯夫工程塑料后，雖然重量減輕了約20%，但是乘坐舒適性卻不減反增。同時(shí)，得益于更緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，座椅椅背厚度得以變薄，進(jìn)而增加了車(chē)內(nèi)乘坐空間;另外，基于一體化設(shè)計(jì)，大大減少原座椅骨架部件數(shù)量和材料用量，使得座椅總成更具成本競(jìng)爭(zhēng)力。
在介紹輕量化應(yīng)用案例時(shí)，鮑磊偉特別提到了今年法蘭克福汽車(chē)展上亮相的smart forvision。在這款由戴姆勒與巴斯夫聯(lián)合開(kāi)發(fā)的全新概念車(chē)上，實(shí)現(xiàn)減重30%的工程塑料輪轂，無(wú)疑是其眾多創(chuàng)新技術(shù)中的一大亮點(diǎn)。鮑磊偉說(shuō)，采用巴斯夫Ultramid StructureLF材料的全塑輪轂，雖然只是概念性產(chǎn)品，但是其已經(jīng)經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)驗(yàn)證，或?qū)⑦M(jìn)一步壯大工程塑料在汽車(chē)上的“地盤(pán)”。
鮑磊偉表示，工程塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越普遍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，歐洲汽車(chē)中聚酰胺(屬于工程塑料類(lèi)別)的平均用量約為20公斤/車(chē)。例如，大眾高爾夫的用量為25公斤、寶馬1系更是高達(dá)28公斤。相比而言，中國(guó)汽車(chē)的聚酰胺平均用量?jī)H為6公斤/車(chē)，尚不及歐洲的1/3。換言之，中國(guó)汽車(chē)以工程塑料代替鋼質(zhì)材料的潛力巨大。
先進(jìn)技術(shù)為工程塑料推廣護(hù)航
談及如何用好輕量化技術(shù)時(shí)，鮑磊偉認(rèn)為，新能源車(chē)更需要通過(guò)減輕傳統(tǒng)部件重量，以彌補(bǔ)因配置電池及電機(jī)給車(chē)輛自重帶來(lái)的沉重負(fù)擔(dān)。同時(shí)，即便對(duì)于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，輕量化也不是簡(jiǎn)單的材料替換，需要采用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/工程(CAD/CAE)技術(shù)，才能全面發(fā)揮出新材料在提升性能、縮短開(kāi)發(fā)周期及降低成本等方面的綜合優(yōu)勢(shì)。
據(jù)悉，與鋼質(zhì)材料的各向均質(zhì)的物理特性不同，工程塑料在強(qiáng)度、溫度及應(yīng)變速率等性能指標(biāo)方面的特性復(fù)雜。為了增加強(qiáng)度，工程塑料需摻入玻璃纖維，纖維排列方向及密度的不同，又會(huì)對(duì)強(qiáng)度等性能產(chǎn)生直接影響。簡(jiǎn)單地說(shuō)，含玻璃纖維的塑料零部件在注塑過(guò)程中，由于聚合物的黏性和剪切力作用，流體中的纖維會(huì)根據(jù)所處位置不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，受零部件設(shè)計(jì)及澆口位置(聚合物熔體入口)影響，玻璃纖維的方向也會(huì)發(fā)生不同的轉(zhuǎn)動(dòng)。可見(jiàn)，相比鋼質(zhì)材料，工程塑料零部件在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮涉及選材及加工等眾多因素。
為此，巴斯夫早在多年前就著手研發(fā)用于模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)的CAE軟件——ULTRASIM，將巴斯夫不同材料的性能特性、加工工藝訣竅等知識(shí)融入該CAE軟件的知識(shí)庫(kù)中。巴斯夫工程技術(shù)人員通過(guò)ULTRASIM專(zhuān)用軟件為客戶(hù)提供全套解決方案。例如，根據(jù)客戶(hù)需求，推薦正確材料;在零部件設(shè)計(jì)過(guò)程中，給予基于真實(shí)模擬的設(shè)計(jì)指導(dǎo)及優(yōu)化支持……
鮑磊偉表示，近年來(lái)，中國(guó)汽車(chē)不僅產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模攀升很快，技術(shù)進(jìn)步也很大。事實(shí)上，早在2007年，巴斯夫工程塑料部門(mén)就在上海建立了面向汽車(chē)行業(yè)的技術(shù)中心�，F(xiàn)在，該技術(shù)中心還配有CAE團(tuán)隊(duì)，以全力支持中國(guó)汽車(chē)的技術(shù)升級(jí)。