塑料汽車離我們還有多遠(yuǎn)？

    近年來，汽車開始大量使用塑料材料。盡管鋼材產(chǎn)品的工藝創(chuàng)新，如激光焊接等改善了鋼材的功能并減輕其重量，另外還有鋁材、其他合金的應(yīng)用，但塑料的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，它有著良好的強(qiáng)度重量比，可塑性強(qiáng)，可以改善空氣動(dòng)力學(xué)、增強(qiáng)樣式差異化、減少制造復(fù)性、增強(qiáng)防撞性——這些已發(fā)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)都是汽車使用塑料的原因，使得它們成為汽車輕量化的選擇。

    德國橡塑化機(jī)巨頭克勞斯瑪菲集團(tuán)首席執(zhí)行官弗蘭克·斯蒂勒在2016國際橡塑展上表示，已經(jīng)為塑料4.0時(shí)代做好了準(zhǔn)備。

    塑料替代大部分金屬？

    橡塑展中，除了傳統(tǒng)的保險(xiǎn)杠、內(nèi)飾件、燈具、儀表盤等，很多化工材料廠商還展示了新材料在汽車上的其他應(yīng)用，如天窗、引擎蓋、散熱器等，以及前端模塊、車門模塊、新能源電池組等。杜邦公司展示的卡車油底殼相比傳統(tǒng)金屬油底殼減重50%。一家廠商展示的已經(jīng)量產(chǎn)的寶馬MINI中控臺(tái)，其內(nèi)部重要支撐是碳纖維材料。伴隨著材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，生產(chǎn)環(huán)節(jié)又具備了工藝上的優(yōu)勢。舉例來說，巴斯夫的全塑料汽車前端模塊，其以往的金屬鈑金件往往由二三十個(gè)小零件組成，需要同樣多的模具，現(xiàn)在只需一次成型，大大減少了工藝成本。

    這不禁讓人聯(lián)想到未來汽車是否可以全塑料（需導(dǎo)電部件除外）？科萊恩公司的一位高管對(duì)這一問題提出了自己的看法：一些添加劑幫助傳統(tǒng)塑料改性，可以使新材料變得更耐高溫，并適合工藝要求。目前，工程塑料加工溫度在220-280℃，一些新材料超過300℃甚至達(dá)到400℃。隨著材料科技研發(fā)日新月異，未來傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用塑料材料不是沒有可能，用塑料替代大部分金屬件也只是時(shí)間問題。

    荷蘭皇家帝斯曼集團(tuán)帝斯曼與Steep Plastique和BPP合作，分別為標(biāo)致和戴姆勒開發(fā)了全新的聚酰胺材料，用這種材料制成的發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼比金屬油底殼輕60%，同時(shí)具有極強(qiáng)的耐沖擊性。EcoPaXX聚酰胺410材料也被全新應(yīng)用于新款梅賽德斯-奔馳A級(jí)轎車的引擎端蓋，以及大眾新一代省油發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸端蓋。據(jù)帝斯曼汽車工業(yè)中國區(qū)銷售經(jīng)理戰(zhàn)紅介紹，帝斯曼推出一種新型高性能材料Stanyl HGR1，可減小汽車引擎正時(shí)系統(tǒng)摩擦力矩，為整車制造企業(yè)提供降低能耗工具。聚酰胺46Stanyl HGR1已被成功應(yīng)用在美國菲亞特-克萊斯勒制造的新型五角星V6發(fā)動(dòng)機(jī)上。

    虛擬替代實(shí)模開發(fā)？

    材料選擇只是汽車減重的一部分。同樣重要的是，部件的具體設(shè)計(jì)和處理方法可以對(duì)塑料的使用做一些優(yōu)化。為了最大程度地減少汽車每個(gè)部分或系統(tǒng)的重量，必須考慮三個(gè)因素：設(shè)計(jì)、工藝和材料，在開發(fā)的早期階段就必須想到這些。如今，實(shí)力強(qiáng)大的塑料粒子提供商能夠提供這方面的前期解決方案。如巴斯夫的仿真工具，其通過采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與塑料材料相結(jié)合，對(duì)零部件進(jìn)行虛擬的設(shè)計(jì)優(yōu)化。通過模擬不同溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)力狀態(tài)下的材料參數(shù)來準(zhǔn)確預(yù)測塑料零件的實(shí)際工作行為，通過計(jì)算機(jī)虛擬仿真設(shè)計(jì)客戶的模具。優(yōu)化設(shè)計(jì)，能做到讓模具一次通過，不需要進(jìn)行反復(fù)修模和重開。

    機(jī)器人替代熟練工人？

    橡塑展的智能制造專區(qū)中有不少機(jī)器人展示，看慣了靈巧的單臂機(jī)器人，記者感覺ABB公司展示的雙臂機(jī)器人不簡單。只見機(jī)器人左右臂同時(shí)開工，左爪準(zhǔn)確地從料盤里取出一小件，同時(shí)右爪也從右料盤里取出另一形狀不同的料件；接著左右臂爪同時(shí)行動(dòng)，左爪對(duì)小件進(jìn)行再固定，右爪抓起旁邊料件放在目標(biāo)上，就像一個(gè)熟練的操作工在完成作業(yè)。難的是左右臂協(xié)調(diào)，就像一個(gè)人的左右臂和手同時(shí)動(dòng)作。經(jīng)過改型，其完全能夠取代一些簡單重復(fù)的汽車零部件流水線人工。記者在上海同期舉辦的另一個(gè)展會(huì)上也看到這臺(tái)機(jī)器人在演示裝配蘋果手機(jī)的個(gè)性外殼。

    據(jù)了解，這臺(tái)名為YuMi的14軸機(jī)器人是世界上第一部真正意義上的雙臂協(xié)同作業(yè)機(jī)器人。該臺(tái)機(jī)器人機(jī)械爪上還帶有視覺系統(tǒng)及真空吸盤，重復(fù)定位精度在0.02毫米。一位ABB公司的產(chǎn)品工程師對(duì)記者說，他個(gè)人理解這是為今后更強(qiáng)大的產(chǎn)品投石問路。如果今后傳感系統(tǒng)加上視覺精度再提升，再做到負(fù)重更強(qiáng)些，那么其用途更廣泛，實(shí)力更強(qiáng)大的“產(chǎn)業(yè)工人”過幾年就會(huì)誕生。