碳纖維作為輕質(zhì)高強(qiáng)的代言“材料”被廣泛 應(yīng)用于航空航天，又因價(jià)值不菲被譽(yù)為黑黃金。如何將其合理應(yīng)用于批產(chǎn)的汽車工業(yè)，實(shí)現(xiàn)輕量化與成本的平衡，寶馬給出了解決方案。在“新7系”車型中實(shí)現(xiàn)多種碳纖維創(chuàng)新應(yīng)用方案，首創(chuàng)高強(qiáng)碳纖維內(nèi)核車身構(gòu)架“carbon core”，集碳纖維、高強(qiáng)鋼、鋁合金多種結(jié)構(gòu)材料于一體。其中，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用于頂橫梁、側(cè)邊梁、底部側(cè)圍、中央通道、B柱及C柱補(bǔ)強(qiáng)板等結(jié)構(gòu)零件，與上代車相比，整車實(shí)現(xiàn)減重130Kg，如圖1所示。

圖1 BMW New 7 series白車身效果圖

新7系白車身共16個(gè)復(fù)合材料零件，占白車身總零件數(shù)量3%，重13公斤，涉及4種工藝：高壓-樹脂傳遞模塑（HP-RTM）、濕法模壓（WCM）、碳纖維SMC、預(yù)浸料-熱成型鋼共固化。本文結(jié)合產(chǎn)品對(duì)兩種最具有特色的成型工藝（高壓-樹脂傳遞模塑、預(yù)浸料-熱成型鋼共固化）進(jìn)行闡述：

高壓-樹脂傳遞模塑（HP-RTM）制備“側(cè)邊梁”

圖2 BMW New 7 series 側(cè)邊梁實(shí)物圖

高壓-樹脂傳遞模塑（High Pressure-Resin Transfer Molding，簡稱HP-RTM）工藝是將預(yù)制體放入閉腔模具內(nèi)，通過高壓注射完成樹脂對(duì)預(yù)制體的浸潤滲透，快速升溫固化的批產(chǎn)工藝，生產(chǎn)節(jié)拍大概3-5min每件。HP-RTM能夠?qū)崿F(xiàn)3D復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型，技術(shù)關(guān)鍵是預(yù)制體制備，預(yù)制體在預(yù)制體成型模具上成型，往往模具是分體分塊的，采用分區(qū)域不同步壓制方式，避免織物成型時(shí)起皺、撕裂；成型后通過針刺式或者吸盤式機(jī)械抓手將預(yù)制體轉(zhuǎn)移到高壓注射模具中，此步驟技術(shù)關(guān)鍵是要保證預(yù)制體定位準(zhǔn)確且緊貼模具型面，避免在壓制過程中出現(xiàn)剮蹭滑脫；此外，高壓注射模具腔內(nèi)的壓力由壓機(jī)平衡，所以壓機(jī)噸位、注膠壓力、模具臺(tái)面相匹配。

新7系的側(cè)邊梁環(huán)向中空、壁厚均勻，發(fā)揮封閉環(huán)形截面慣性矩優(yōu)勢(shì)。成型工藝的技術(shù)路線非常前沿，預(yù)制體采用三維編織工藝制備，由歐洲知名復(fù)合材料織物生產(chǎn)企業(yè)SGL Kümpers提供，是除寶馬外唯一掌握三維編織預(yù)成型量產(chǎn)技術(shù)的公司。此工藝設(shè)備核心部位是由一個(gè)可繞軸心旋轉(zhuǎn)圓筒段和均布在圓筒外徑處的多個(gè)紗線筒組成，紗線筒每2個(gè)1組，短程扭擺運(yùn)動(dòng)形成編織，圓筒環(huán)向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成纏繞，芯軸由機(jī)械手抓取，以固定速度和軌跡運(yùn)動(dòng)，使芯軸纏繞編織部位永遠(yuǎn)停留在圓筒軸心處。SGL Kümpers以此項(xiàng)技術(shù)作為基礎(chǔ)，與EADS-IW (Innovation Works，Munich，Germany)合作為A350-XWB開發(fā)編織型機(jī)身框架，并獲得2010年JEC自動(dòng)化領(lǐng)域創(chuàng)新獎(jiǎng)，如圖2所示。

HP-RTM工藝設(shè)備系統(tǒng)包括三個(gè)關(guān)鍵部分：壓機(jī)、注膠機(jī)、模溫機(jī)，三者是通過壓機(jī)上的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，其中，核心部件是注膠機(jī)的高壓注射頭，國內(nèi)尚不能獨(dú)立制造，依賴進(jìn)口。主流設(shè)備供應(yīng)商有康隆、迪芬巴赫、克勞斯瑪菲、舒勒。新7系的側(cè)邊梁高壓注射成型是在BMW Landshut工廠完成，使用的是克勞斯瑪菲（KraussMaffei Technologies GmbH）高壓產(chǎn)線。

 吉林省華陽新材料研發(fā)有限公司 孟凡壹 供稿

更多復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用，可前往第七屆全國交通運(yùn)輸領(lǐng)域復(fù)合材料科技會(huì)議（NCCT-7）現(xiàn)場了解。

會(huì)議日程（擬）

會(huì)議形式

1.論文征集：會(huì)前征集論文、技術(shù)報(bào)告、工程應(yīng)用案例等匯編成冊(cè)。優(yōu)秀論文經(jīng)專家及編輯評(píng)審合格，可直接錄用并發(fā)表在《復(fù)合材料學(xué)報(bào)》（EI檢索）。

2.特邀報(bào)告：針對(duì)復(fù)合材料及交通運(yùn)輸領(lǐng)域企業(yè)應(yīng)用的重點(diǎn)問題，從原材料、設(shè)計(jì)、工藝、裝備、應(yīng)用等復(fù)合材料全產(chǎn)業(yè)鏈及交通運(yùn)輸領(lǐng)域各個(gè)方面邀請(qǐng)報(bào)告提出應(yīng)用單位具體需求。

3.分會(huì)場：會(huì)議期間，針對(duì)航空分會(huì)場、航天分會(huì)場、軌道交通分會(huì)場、海洋與船舶工程分會(huì)場、汽車新能源分會(huì)場、土木工程（道路與橋梁）分會(huì)場等5個(gè)領(lǐng)域的重點(diǎn)問題，由中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)分支機(jī)構(gòu)牽頭，組織相關(guān)行業(yè)人員進(jìn)行探討交流。

4.技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)：評(píng)選“2019年度交通運(yùn)輸領(lǐng)域復(fù)合材料技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)”并頒發(fā)證書，具體評(píng)選辦法將另行通知。

5.展覽展示：會(huì)場設(shè)置交通運(yùn)輸領(lǐng)域復(fù)合材料行業(yè)科研或工程成果宣講展示專區(qū)，形式包含海報(bào)（科研論文、工程案例、產(chǎn)品宣傳等）、實(shí)物產(chǎn)品、模型、多媒體展示專區(qū)等，促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用；展臺(tái)大小約為4平方米。所有需要張貼海報(bào)、展示產(chǎn)品/模型/樣機(jī)的參會(huì)代表請(qǐng)?zhí)崆芭c會(huì)務(wù)組聯(lián)系提供相關(guān)需求。

6.參觀考察：會(huì)議期間組織參觀當(dāng)?shù)亟煌I(lǐng)域復(fù)合材料企業(yè)。

報(bào)名方式：掃描下方二維碼填寫信息預(yù)報(bào)名即可享受早鳥優(yōu)惠價(jià)

聯(lián)系方式

    中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)秘書處

    聯(lián)系人：陳晶磊 186 0063 6634

                 潘雨薇 186 0064 3455

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