汽車輕量化：汽車注塑模具的顛覆之旅

 國內汽車沖壓模具行業年生產能力只有80億-90億元，而中國汽車市場的模具需求量已達到200多億元。中國汽車工業的高速發展對模具工業提出了越來越高的要求，也為其發展提供了巨大動力。

從中國模具產業的發展情況看，模具這一產品適合專業化、集團化方向發展，模具企業在條件成熟時走聯合之路是必然的發展趨勢。國際模協秘書長羅百輝認為，為了適應企業發展和市場競爭的需要，中汽車模具公司還積極尋求國際合作，嘗試由單純的生產型工廠走向資本運營型企業。

羅百輝指出，目前我國汽車模具行業技術含量低的模具已供過于求，市場利潤空間狹小，而技術含量較高的中、高檔模具還遠不能適應經濟發展的需要，精密、復雜的沖壓模具、轎車覆蓋件模具等高檔模具仍有很大發展空間。中國汽車模具公司今后的發展方向，應該注重產品結構的調整和定位，進一步提升模具的制造技術水平，占領結構復雜、精密度高、技術含量高的高檔模具市場。

中國模具協會副理事長、東風汽車模具有限公司總經理李建華在分析中國汽車模具市場時說，中國的模具工業步入了高速發展時期，近10年來，模具工業一直以每年15%的增長速度快速發展。中國汽車市場的巨大潛力，為汽車模具的發展帶來了更加廣闊的發展空間。今年國家頒布的整車特征特性(限制進口、關鍵零件本土生產)政策，也為模具企業增加了生產轎車外覆蓋件模具的機會。李建華指出，在這種行業背景下，如何抓住機遇，應對市場，就看哪家企業在技術實力上更強，在產品質量上更好，在企業競爭力上更高。

李建華說，近年來，東風汽車模具公司在強技術、重質量、抓成本、上服務等方面加大力度，堅持抓技術進步和工藝改進，加大研發投入力度，依靠科技進步、科技創新，不斷提高企業的制造水平。新工藝、新技術的應用，大大縮短了加工時間，提高了生產效率和加工質量。他們還不斷引進先進的設計、編程軟件，對員工加強數控知識培訓，全部實現了三維設計、數控編程和數控加工。

東風汽車模具公司承接的“天籟”轎車項目，是東風與日產合資后，該公司承接的第一個合資項目。項目實施過程中，模具公司技術部等部門積極引進和借鑒了日產在模檢具設計制造中的經驗，大膽采用包括模具整體鍍鉻、浮動壓料等一系列新工藝、新結構，首次采用全工序三維造型指導設計加工；檢具開發了搭接邊匹配檢測、總成焊裝匹配檢測等新功能。在吸收日產先進技術的同時，又充分發揮自身設計、數控制造、在線檢測等方面的優勢，大大降低了工裝成本。其中發動機罩內外板模具是國內率先設計制造的高檔乘用車外表件，這一項目的成功，改變了中國高檔乘用車外表件模具工裝全部靠進口的歷史，提升了模具公司模檢具整體設計制造水平及企業知名度。許多轎車生產企業也慕名而來，訂購東風汽車模具公司的模檢具。最近，東風汽車模具公司又接到一套高技術含量的出口美國的模具定單。

東風汽車模具公司不惜重金從海外購置5臺高速銑和準高速銑，投入運行后，使加工效率成倍增長，產出速度明顯加快，產品質量也得到了很大提高。近幾年，東風汽車模具公司制造的日產、本田轎車發動機蓋罩零件總成受到了外籍專家的高度贊譽。今年，該公司承接的神龍b53項目在首輪送樣時得到法方專家充分認可，通過b53轎車門內板模具打響東風模具品牌，使東風汽車模具公司打進了轎車模具市場。

一般塑料的比重在0.9-1.6，玻纖增強復合材料的比重在2.0以內，而A3鋼為7.6，黃銅為8.4，鋁為2.7。因此，雖然在強度上不如碳纖維、金屬材料，但是從比重上來說，塑料的輕量化效果最好，可謂汽車輕量化的首選材料。使用塑料可以減輕零部件約40%的重量，汽車的動力、舒適性及安全性卻得以提升。未來其創新應用有可能顛覆傳統汽車。

三條路子讓車子減重

新修訂的《乘用車燃料消耗量限值》國家強制性標準，將于2016年1月1日起執行，每年將設置油耗達標值，直至到2020乘用車平均油耗降至5.0升/100公里。愈趨嚴格的油耗法規，促使所有汽車制造企業不遺余力地開發汽車輕量化技術。

汽車輕量化并不是單純的減重，需要同時兼顧產品功能、成本及質量等要素。就“以塑代鋼”而言，主要有三個途徑：優化材料質量;模塊化與集成化;結構優化設計。

材料高性能最關鍵

國外汽車品牌現在已經大規模使用高性能工程塑料和塑料復合材料。未來汽車的車門、車頂、座椅部件、輪轂以及汽車周邊結構件，甚至車身都有可能改用工程塑料。采用纖維增強復合塑料材料制作的車身與鋼制車身相比，可降重35%;如果采用碳纖增強復合材料，則可降重60%以上。

蜂窩夾層結構已廣泛應用于汽車內飾，包括后備箱地板、車頂內襯和后窗臺板。新款奔馳smartfortwo在蜂窩夾層結構頂篷中使用了巴斯夫ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料，其頂篷模塊由蜂窩夾層和玻璃纖維襯墊組成，比普通頂篷減輕30%左右，但依然保持較好的強度和抗彎剛度。

而朗盛子公司Bond-Laminates推出的一種基于聚丙烯的連續纖維增強復合材料Tepexdynalite，在輕量化汽車生產中也蘊含著重大機遇，尤其是在有高強度需求的大型組件中，比如：后備箱底板、電動車增程器外殼和座椅組件等。

模塊化生產已成趨勢

在模塊化、集成化方面，塑料有非常明顯的優勢。目前很多部件及系統，如側門系統、儀表臺系統、發動機系統等已經實現模塊化生產。全塑框架、局部金屬嵌件增強的集成化模塊前端結構能夠實現30%的減重效果，并可大大減少零件的數量，提升裝配效率。據悉，寶馬、奔馳、通用、雷諾、標志等眾多歐美企業已經成熟應用前端模塊、門模塊技術。

結構優化設計不可忽略

結構優化設計也是輕量化的重要途徑，在滿足工藝要求的前提下進行結構形狀和尺寸設計。例如保險杠的薄壁化開發，常規的設計為3.0MM壁厚，采用普通的PP滑石粉材料，單件重量4-5kg。據吉利汽車研究院總工程師熊飛介紹，吉利采用2.5mm壁厚設計，高剛性PP材料，單件減重10%-15%。同時，他指出，要實現輕量化不能局限于材料，只有車廠的材料部門參與到整車設計中，才能有效地推動新材料、新工藝的應用。換言之，性能與設計是汽車的根本，材料要為圍繞這兩點來開發，在此基礎上實現輕量化，進而獲得更好的燃油效率以及整車的性能屬性。

創新工藝來護航

長玻纖增強復合材料、碳纖維增強復合材料，以及改性的低密度、微發泡、薄壁化塑料材料等是目前車用材料研究的熱點。這些材料的開發和應用離不開創新工藝的支持。

長纖維注塑，就是輕量化結構件的一種創新工藝。Arbug(阿博格)開發的長纖維直接注塑，通過伺服電機驅動的送料裝置將纖維直接送入熔化的塑料，能夠將連續的纖維切成15-50mm的長度，兩級螺桿確保熔化塑料顆粒的同時送入纖維，保證均勻地混合，真正達到增加強度的目的。以汽車氣囊外殼的長纖維直接注塑為例，使用16mm玻纖直接注塑，50%的玻纖長度都可以大于2mm，大大優于長纖維粒料的注塑。

英格斯模具制造(中國)有限公司在CHINAPLAS2015展會上曾經展出其全新FLEXflow伺服驅動閥澆口系統，尤其適用于汽車類大型塑件、高質光學件、高性能工程材料、窄工藝窗口的注塑應用。在節約成本方面，可減小鎖模力約20%，減輕塑件重量高達5%。

MuCell微發泡注塑成型技術在汽車制造中的使用日趨普及。有媒體報道，路虎計劃到2017年在所有車型上都采用MuCell技術。微孔發泡是指以熱塑性材料為基體，通過特殊的加工工藝，使制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔。MuCell工藝在減輕重量方面尤其具有優勢，能夠在基本保證制件結構強度的前提下，重量減少可達10%;循環周期減少50%，平均成本降低16%-20%。早在2000年，在與MIT合作的基礎上，Trexel公司首先利用這種技術實現了商業化應用。包括Arbug、Demag、Engel、Husky、Dupont等在內的許多世界知名設備和原料廠商都購買了這種技術的專利使用權。為達到輕量化目標，未來MuCell仍將是業界競相應用的技術。

匯聚世界尖端塑料技術的CHINAPLAS2016國際橡塑展，將于2016年4月25-28日在上海新國際博覽中心(浦東)盛大舉行，展場面積逾24萬平方米，云集世界各地超過3,200多家展商及多個國家展團。目前，已預訂展位的知名參展商包括巴斯夫、BirlaCarbon、塞拉尼斯、?？松梨?、科萊恩、三井化學、帝斯曼、LG化學、贏創、苯領、寶理、SK綜合化學、蘇威、帝人、巨石集團、住友、東麗、德馬格、恩格爾、方力、哈希斯、哈斯高、英格斯、馬斯特模具、寧波雙馬、諾信、圣萬提、伊之密、柳道、云天化、朗力等等。

展會預計將有超過來自150個國家/地區逾140,000名專業觀眾蒞臨展會洽談業務與采購。歷屆吸引了許多國際知名的整車及汽配企業參與盛會，當中包括比亞迪、東風日產、一汽大眾、福士、北汽、通用汽車、三菱汽車、上海汽車、四維爾丸井、鄭州宇通、延峰汽車、納威司達、海德世拉索、昭和汽車零部件、晝田汽車部件等等。即將迎來“30歲”黃金年齡的這一展會，必將呈現出生機勃勃的盛景，迎接更加輝煌的未來。