Dzięki globalnej kryzysie energetycznej i coraz bardziej rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi ochrony środowiska przemysł motoryzacyjny przyspiesza swoją transformację w kierunku rozwoju zielonego i niskoemisyjnego. Jako skuteczny sposób na zwiększenie oszczędności paliwa, rozszerzenie zakresu pojazdów elektrycznych i zmniejszenie emisji dwutlenku węgla, lekkie samochody stały się ważnym trendem w rozwoju branży. W tym kontekście, Zmodyfikowane tworzywa sztuczne , z zaletami lekkiej, wysokiej wytrzymałości i wielofunkcyjności, stał się idealnym wyborem do zastąpienia tradycyjnych materiałów metalowych i odgrywa coraz bardziej kluczową rolę w strukturze motoryzacyjnej i konstrukcji komponentów.
1. Zalety zmodyfikowanych tworzyw sztucznych w lekkim samochodom
Tradycyjne samochody wykonane są głównie z materiałów stalowych. Chociaż materiały te są silne, są one ciężkie i złożone do kształtu, co prowadzi do nadmiernej masy całego pojazdu, zwiększając w ten sposób zużycie paliwa i emisję dwutlenku węgla. Natomiast gęstość zmodyfikowanych tworzyw sztucznych wynosi zwykle tylko około 1/6 godności stali. Poprzez wzmocnienie włókien szklanych, napełnianie minerałów lub modyfikację opóźniającego płomienie i inne technologie, waga można znacznie zmniejszyć przy utrzymaniu siły i wytrzymałości.
Lekka i wysoka wytrzymałość: przyjmowanie polipropylenu wzmocnionego włóknem szklanym (GFPP), jego waga jest o ponad 50% lżejsza niż stal, ale jego wytrzymałość może osiągnąć lub nawet przekroczyć niektóre części metalowe.
Korozja i odporność chemiczna: Zmodyfikowane tworzywa sztuczne nie rdzewieją metali i mogą oprzeć się korozji z kwasów, zasad, spray solnych i różnych pożywek chemicznych, zmniejszając potrzebę powłok ochronnych.
Wysoka elastyczność przetwarzania: tworzywa sztuczne mogą być tworzone w złożone części strukturalne poprzez takie procesy, jak formowanie wtryskowe, wytłaczanie i formowanie ciosu, zmniejszając liczbę części, realizując zintegrowaną konstrukcję „integracji wieloczęściowej” oraz dalsze zmniejszenie masy i kosztów.
Redukcja i bezpieczeństwo hałasu: Niektóre zmodyfikowane tworzywa sztuczne mają dobre właściwości izolacji dźwiękowej i wchłaniania energii, które mogą poprawić komfort jazdy i bezpieczeństwo kolizji.
Statystyki pokazują, że na każde 10% zmniejszenie masy pojazdu można poprawić oszczędność paliwa o około 6% do 8%. W przypadku nowych pojazdów energetycznych lekka jest ważnym sposobem na bezpośrednią poprawę żywotności baterii, dlatego zmodyfikowane tworzywa sztuczne są szeroko stosowane w celu zastąpienia tradycyjnych metali w częściach samochodowych.
2. Typowe scenariusze aplikacji
Zmodyfikowane tworzywa sztuczne obejmowały wiele dziedzin, takich jak dekoracja wnętrza samochodowa i zewnętrzna, przedział silnika i podstawowe elementy pojazdów elektrycznych, a ich zakres i głębokość zastosowania stale się rozszerzają.
Części wewnętrzne i strukturalne
Dekoracja wnętrza jest najwcześniejszym i najbardziej dojrzałym polem zmodyfikowanego zastosowania z tworzywa sztucznego. Zmodyfikowany polipropylen (PP), ABS, polikarbona (PC) i jego stopy są szeroko stosowane w panelach instrumentów, panelach drzwi, ramach siedzeń, kołach kierowniczych i innych częściach. Materiały te mogą nie tylko osiągnąć złożone kształty, ale także osiągnąć teksturę wysokiej klasy wykończeń poprzez obróbkę powierzchniową i są około 30% -40% lżejsze niż tradycyjne części metalowe.
Części wyglądu
Zmodyfikowane materiały PP lub PC ABS są szeroko stosowane w częściach wyglądu, takich jak zderzaki samochodowe, kratki wlotowe powietrza i obudowy lustra wstecznego. Części te wymagają odporności na uderzenie, odporność na starzenie się UV i wysoką przyczepność powłoki. Zmodyfikowane tworzywa sztuczne mogą spełniać te wymagania, dodając środki anty-UV i wypełniacze odporne na pogodę. W porównaniu z tradycyjnymi stalowymi płytami plastikowe zderzaki nie są łatwe do wgniecenia i mogą się odbijać, co pomaga zmniejszyć uszkodzenia kolizji o niskiej prędkości.
Części komórek silnika
Komora silnika ma wysokie temperatury i złożone oleje oraz ścisłe wymagania dotyczące odporności na ciepło i odporność na korozję chemiczną materiałów. Nylon wzmocniony włóknem szklanym (PA6/PA66) jest szeroko stosowany w produkcji kolektorów dolotowych, wentylatorów chłodzących, pomp chłodzących i obudowa filtra oleju ze względu na jego doskonałą oporność w wysokiej temperaturze (odporna na 200 ° C). Zastosowania te nie tylko zmniejszają wagę, ale także upraszczają przetwarzanie.
Komponenty rdzeniowe pojazdu elektrycznego
Wraz z rozwojem nowych pojazdów energetycznych zmodyfikowane tworzywa sztuczne są również używane w obudowach modułów baterii, interfejsach ładowania i lekkich ramach nadwozia. Flame-retardant PC, wzmocniony PBT, zmodyfikowany PA66 i inne materiały mogą zapewnić doskonałe opóźnienie płomienia, izolację i siłę konstrukcyjną, pomagając pakietom akumulatorów osiągnąć równowagę między bezpieczeństwem a redukcją masy ciała, poprawiając w ten sposób efektywność energetyczną całego pojazdu.
3. Przyszłe perspektywy rozwoju
Zielona ochrona środowiska i możliwość recyklingu
W przyszłości przemysł motoryzacyjny zwróci większą uwagę na recykling materiałów. Zmodyfikowane tworzywa sztuczne mogą być ponownie wykorzystywane poprzez fizyczne recykling, depolimeryzację chemiczną i inne metody, które pomogą osiągnąć gospodarkę o obiegu zamkniętym. Jednocześnie opracowanie tworzyw sztucznych i degradowalnych tworzyw sztucznych opartych na bio-tworzywa sztucznego stanowi nową zieloną alternatywę dla przemysłu motoryzacyjnego.
Wysoka wydajność i integracja funkcjonalna
Przy zastosowaniu technologii takich jak nanofillery, długie wzmocnienie włókien szklanych i modyfikacja włókna węglowego, wytrzymałość mechaniczna i odporność na ciepło zmodyfikowanych tworzyw sztucznych zostaną dodatkowo ulepszone. Oczekuje się, że niektóre wysokowydajne tworzywa sztuczne (takie jak PEEK i PPS) zastąpią więcej metalowych części konstrukcyjnych. W przyszłości zmodyfikowane tworzywa sztuczne będą miały nie tylko funkcje strukturalne, ale także funkcje przewodzące, antystatyczne, inspulacyjne, a nawet wykrywanie, aby osiągnąć inteligencję i wielofunkcyjność.
Napędzane pojazdami elektrycznymi i inteligentnymi samochodami
Pojazdy elektryczne wymagają lżejszych korpusów, aby rozszerzyć swój zasięg, a wzrost autonomicznych czujników jazdy stawia wyższe wymagania dotyczące zintegrowanego konstrukcji mieszkań i komponentów ochronnych. Zmodyfikowane tworzywa sztuczne mogą zapewnić wyższą swobodę projektowania inteligentnych komponentów poprzez modułowe formowanie i zintegrowaną produkcję.
Optymalizacja kosztów i procesu
Wraz z rozszerzeniem skali produkcyjnej i postępów technologicznych oczekuje się, że cena zmodyfikowanych tworzyw sztucznych spadnie. Jednocześnie wprowadzenie nowych technologii, takich jak drukowanie 3D i formowanie mikro-foam
