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以塑代鋼，玻璃纖維氈增強熱塑性復合材料（GMT）在汽車上的應用
作者：博興復合材料 時間：2021-12-01
GMT是以熱塑性樹脂為基體，以玻璃纖維氈為增強骨架的新穎、節(jié)能、輕質的復合材料，是目前國際上極為活躍的復合材料開發(fā)品種，被視為世紀新材料之一。GMT一般可以生產出片材半成品，然后直接加工成所需形狀的產品。GMT具備復雜的設計功能，以及出色的抗沖擊性，同時易于組裝和再加工，并因其強度和輕巧性而倍受贊譽，使其成為替代鋼并減少質量的理想結構部件。
一、GMT材料的優(yōu)點
1、比強度高：GMT的強度和手糊聚酯玻璃鋼制品相似，其密度為1.01-1.19g/cm，比熱固性玻璃鋼(1.8-2.0g/cm)小，因此，它具有更高的比強度。
2、輕量化、節(jié)能：用GMT材料做的汽車門自重可從26Kg降到15Kg，并可減少背部厚度，使汽車空間增大,能耗僅為鋼制品的60-80%，鋁制品的35-50%。
3、與熱固性SMC(片狀模塑料)相比，GMT材料具有成型周期短、沖擊性能好，可再生利用和儲存周期長等優(yōu)點。
4、沖擊性能：GMT的吸收沖擊的能力比SMC高2.5-3倍，在沖擊力作用下，SMC、鋼和鋁均出現凹痕或裂紋，而GMT卻安然無恙。
5、高剛性：GMT里含有GF織物、即使有10mph的沖擊碰撞，仍能保持形狀。
二、GMT材料在汽車領域的應用
GMT片材比強度高、可制得輕質部件，同時設計自由度高、碰撞能量吸收性強、加工性能好，從上個世紀90年代開始在國外被廣泛應用于汽車工業(yè)中。而隨著燃油經濟性，可回收性和易加工性的要求不斷提高，汽車行業(yè)用GMT材料市場也將繼續(xù)穩(wěn)步增長。目前，GMT材料在汽車工業(yè)中的應用廣泛，主要有座椅骨架、保險杠、儀表板、發(fā)動機罩、電池托架、腳踏板、前端、地板、護板、后牽門、車頂棚、行李托架、遮陽板、備用輪胎架等部件。
1. 座椅骨架
福特汽車公司2015 Ford Mustang 跑車上的第二排座椅靠背壓縮成型設計由一級供應商/加工商Continental Structural Plastics公司采用Hanwha L&C的45%單向玻纖增強的玻璃纖維氈熱塑性復合材料(GMT)和Century Tool & Gage的模具，模壓成型，成功地滿足了極具挑戰(zhàn)性的保持行李負載條件下的歐洲安全法規(guī)ECE。該部件需要進行100多次FEA迭代才能完成，從早期的鋼結構設計中省去了五個零件，并且在更薄的結構中每輛車可節(jié)省3.1千克，也更易于安裝。
現代全新途勝2015款全車尾的防撞梁為GMT采用的就是材料，相比鋼材材質產品重量更輕，緩沖性能更好，在減輕車重、降低油耗的同時，保證了安全性能。
3. 前端模塊
奔馳在其S級豪華雙門轎跑車中選擇Quadrant Plastic Composites GMTex™織物增強熱塑性復合材料作為前端模塊元件。
4. 車身下護板
由Quadrant Plastic Composites用高性能GMTex™制造的車身下罩保護應用于梅賽德斯越野特別版。
5. 尾門骨架
GMT尾門結構除了可以實現功能集成和減輕重量的通常優(yōu)勢外，GMT的可成型性也實現了鋼或鋁不可能實現的產品形式，應用于日產Murano、Infiniti FX 45等車型。
6. 儀表板框架
GMT制造儀表板框架的新概念已在福特集團的幾種型號上使用：沃爾沃S40和V50，馬自達3和福特C-Max。這些復合材料能夠實現廣泛的功能集成，特別是通過將車輛橫梁以薄鋼管的形式包含在模制件中，并且與傳統(tǒng)方法相比，重量大大減輕，而無需增加成本。
7. 蓄電池托架
