汽车座椅如何实现轻量化?——专访重庆宏立至信技术中心总工陈元定

2018-06-13 15:06:06·  来源:雅式橡塑网
   
汽车轻量化是当今国际汽车制造业的一大发展趋势。对于汽车轻量化,其范围大致包括车身、底盘、发动机和内外饰件等。由于内外饰件相对较好的受力条件及工况,轻量化实现起来相对容易,受到了汽车制造商的广泛关注。而作为汽车内外饰件中最大的零部件之一的汽车座椅,在满足舒适性、安全性和美观性的条件下,如何制作得更加轻盈自然成了汽车部件制造商追求的目标。
汽车轻量化是当今国际汽车制造业的一大发展趋势。对于汽车轻量化,其范围大致包括车身、底盘、发动机和内外饰件等。由于内外饰件相对较好的受力条件及工况,轻量化实现起来相对容易,受到了汽车制造商的广泛关注。而作为汽车内外饰件中最大的零部件之一的汽车座椅,在满足舒适性、安全性和美观性的条件下,如何制作得更加轻盈自然成了汽车部件制造商追求的目标。

重庆宏立至信汽车部件制造有限公司成立于2005年,是一家专业从事汽车座椅研发、制造和销售的公司,产品在长安汽车、吉利汽车、长安福特、长安铃木、众泰汽车、link-VOLVO、潍柴汽车等品牌都有成功的应用案例。《CPRJ中国塑料橡胶》专访了重庆宏立至信汽车部件制造有限公司技术中心总工陈元定先生,与其对汽车座椅用高分子材料及工艺发展趋势等话题进行了畅谈。

新型高分子材料发展迅猛

陈元定介绍到,汽车座椅用到的高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等,其中塑料、合成纤维和合成橡胶是更为重要的材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展,但目前已大规模生产的还是只能在寻常条件下使用的高分子物质,即所谓的通用高分子,它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。



重庆宏立至信汽车部件制造有限公司技术中心总工陈元定

同时,陈元定指出,现代工程技术的发展,对高分子材料提出了更高的要求,因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,于是出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。复合型高分子磁性材料,因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品,还能与其它元件一体成型等特点,而越来越受到行业的关注。

新材料、新工艺助力实现轻量化

陈元定表示,实现汽车座椅轻量化的方式主要有以下四种:一、利用更轻的材料;二、研发出成本更低的碳纤维;三、为了对应产品的轻量化,需要研发出来相应的加工工艺;四、在系统集成,系统设计以及整个系统优化上进行优化。

对于实现汽车座椅轻量化使用的新材料,陈元定表示,主要是质量更轻,强度更高的一些金属和非金属的材料在座椅骨架中的应用研发,包括镁铝合金,高强度塑料,复合材料等,但这些材料还没有大批量的应用,因此还处于不断应用不断探索的一个过程中。

陈元定进一步指出:“对于高强度塑料以及复合材料,按照基体材料来说,有PP,PA以及环氧树脂。PP,PA,属于热塑性塑料,环氧树脂是一种热固性复合材料。对于常用的纤维来说,主要有玻璃纤维(GF)和碳纤维(CF)。碳纤维随着温度的升高,它的力学性能会保持的比较好,但目前碳纤维应用的瓶颈还是在于价格以及生产过程中量产的加工工艺。”

谈到新工艺,陈元定着重介绍了激光焊接:“激光焊接是应用在汽车整车的车身的一种焊接。激光拼焊板主要是将不同厚度,不同材料,不同表面状态的钢板拼接在一起,然后进行整体的一个冲压,因为进行整体的冲压,所以才能够保证产品的尺寸和外形,它最大的好处是利于减重。”

轻量化技术作为汽车行业节能减排的重要手段,汽车制造商对其技术的研究和探索从未停止。陈元定感慨道:“无论新能源汽车还是其他形式的汽车,成为未来汽车行业潮流的前提是必须迈过汽车轻量化的门槛。轻量化技术的研究已经‘在路上,但前方布满荆棘’。”

材料安全性不容忽视

在选材及工艺方面,除了实现轻量化、舒适化以及美观化,材质的安全性也非常重要。陈元定表示,内饰材料的选择要注重四大原则:安全可靠性原则、环保健康性原则、舒适美观性原则以及经济加工性原则。

“内饰材料的选用前提就是保护乘员的生命安全,汽车在行驶过程中,各种意外都有可能发生,例如火灾。内饰材料中的各种易燃易爆材料都会加重火灾程度,因此在选材时要注重燃点低、有阻燃功能的防火材料;还要考虑对乘员的健康安全,特别是与身体直接接触的材料,需保护乘员的一切安全。内饰材料能够释放有害气体,会对乘员的身体构成很大的威胁。因此在选材时应尽可能选取可再生、天然性能的纤维织物。”陈元定说。

聚焦轻量化和新型环保材料

在选材的安全环保方面,宏立至信有着严格的要求,从原材料的控制出发,保证座椅发泡产品的环保性,并专门针对醛苯类VOC的高控制标准,开发了低挥发性的泡沫配方,涵盖TDI(甲苯二异氰酸酯)和MDl(二苯基甲烷二异氰酸酯)产品。



宏立至信生产的汽车座椅总成

除了新型环保材料的选择,轻量化也是宏立至信应对可持续发展战略的重心。无论是骨架、发泡以及面料选择,宏立至信均采用多元材料系统整合的内饰结构件,在同等安全性能的条件下,相较传统金属座椅骨架,研制的座椅可至少减轻40%的重量。

“座椅是直接接触人体的重要部分,这就要求汽车座椅技术发展要符合人体功能学,除了保证人体安全,轻量化、智能化也是趋势。”陈元定说。

塑料应用比例逐步攀升

汽车的轻量化、节能化、舒适化趋势日显突出,塑料由于其良好的性能和价格优势,在汽车工业中发挥着越来越重要的作用,陈元定告诉记者,90年代一种中档型轿车用塑料为6 kg ( 占6% ) ,到2017年已经增加到182 kg ( 占15.5 % ) ,塑料的使用几乎增加了30 倍。

陈元定表示:“虽然塑料在汽车上应用数量的增长不会持续突飞猛进,但是塑料在汽车饰件中所占比例却在增加。目前, 塑料在汽车内饰件方面的应用几乎达到了50 %。据预测, 塑料在汽车外饰件的应用, 即在发动机、成套设备上的应用也将大大加快, 特别是塑钢合金的应用, 也就是金属件的塑料加压注塑, 这种材料在汽车上的应用具有很大的发展前途。该材料用于汽车外饰件如: 车门、顶盖、金属外壳组件及工作机芯, 其中发动机罩壳的以塑代钢具有可观的发展潜力, 这将进一步降低汽车成本,再比如结构件及支架件、座椅骨架及靠背都可以以塑代钢。”