通用汽车公司与其合作伙伴Premix-Hadlock 和 Albar凭借创造性的工程技术，采用着色片状模塑料（SMC）生产出了满足严格热性能要求的外饰部件。
通用汽车公司于2020 年首发的第八代雪佛兰克尔维特汽车，其大部分的部件都是由复合材料制造的。用在该车车身和结构部件上的复合材料数量，令人印象深刻。但据通用汽车公司克尔维特车身结构首席工程师 Christopher Basela介绍，几个较小的外饰部件，如中心缝饰、门槛板和发动机通风口等，最终却在工程设计与制造方面成为最具挑战性的部件。
“老实说，中心缝饰部件是车辆上最难的部件之一，相比之下，引擎盖、挡泥板和车门等部件在设计和制造方面要简单得多。对于中心缝饰这些部件，我们开展了大量的工程工作，多家合作伙伴参与进来。”Basela介绍说。
第一大挑战是材料，因为通用汽车公司团队很快意识到，通常的材料无法满足要求。“看一下车辆上的这些外饰部件就会发现，它们通常是由热塑性塑料或热塑性复合材料注射成型的，有模内着色的或表面涂漆的。”Basela 解释说，但对于第八代雪佛兰克尔维特汽车而言，车辆的中置发动机设计意味着通风口、中心缝饰和门槛板等部件除了要承受来自阳光、气候、汽车尾气等带来的环境压力外，还需要直接承受来自发动机的大量热量。
第八代雪佛兰克尔维特因其发动机的位置，导致几个通常由热塑性塑料制成的外饰部件需要承受更高的热负荷，因此，要用模压成型的玻纤SMC和创造性的工程方案来解决此问题，以满足性能和美观要求（图片来源：通用汽车公司）
“这些部件处在多种热环境下，上面的漆层也同样如此，因此我们很快就意识到，传统的热塑性塑料无法满足要求。”Basela 介绍说，“我们需要热固性塑料如SMC（片状模塑料）的热性能，以承受更大的热负荷而不会分解或翘曲，但是，通常传统的装饰件不用这种材料。”
目标是什么呢？就是要找到一种能够满足热性能要求，还要尽可能轻、可带来A级表面效果以及能够满足整体美观要求并可喷涂的SMC材料。“无论是从承受阳光照射的角度，还是从承受动力总成热量的角度来看，这都是一大挑战，这也是我们选择 SMC 的原因，它促使我们必须考虑使用怎样的粘接方案和粘合剂，以及在哪里使用。它还必须是结构性的、功能性的并能用作装饰件。”Basela 说道。
针对该项目，通用汽车公司选择A. Schulman Inc.（现为Premix-Hadlock，美国俄亥俄州康尼奥特）来成型这些SMC部件。部件成型后，被运到 Albar Industries Inc.（美国密歇根州拉皮尔）公司进行喷涂和精加工，最后再送到通用汽车公司位于肯塔基州鲍灵格林的装配厂。
发动机通风口、左右摇臂板、中心缝饰以及左、右侧通风口等均由低密度（比重1.2）的SMC模压成型，该SMC由含黑色颜料的聚酯、欧文斯科宁公司（美国俄亥俄州托莱多）的玻璃纤维以及微珠混合物构成。
除了要满足热性能要求和负载要求且具有外观吸引力外，其他挑战还包括要成型出孔以及将网罩连接到发动机通风口上（图片来源：Premix-Hadlock）
Basela表示，虽然对成品 SMC 部件进行喷涂要比在固化前向树脂中添加颜料更容易，但直接添加颜料对SMC进行着色的方法，有助于减轻车辆在使用过程中因岩石或盐等带来的外来冲击对漆层造成的潜在危害，如变色或漆层脱落。在选定了所需性能的材料后，下一步就是设计每个部件、开发模具以及制定可实现大批量生产的制造工艺。 一些部件的背部带有螺纹嵌件，或者，无法使用嵌件时要粘接支架，每个支架都用于将部件连接到车身的其余部分。发动机通风口还带有涂有黑漆的不锈钢网罩。
Premix-Hadlock的产品经理 Craig DeChurch 解释说：“最初，我们计划将部件模制成实心件，然后加工出任何所需的孔，或者针对通风口的情况，加工出可嵌入网罩的窗口。但最终我们无法做到，因为通用汽车公司希望部件上要具有特定的边缘和形状。因此，窗口必须被模制出来。而且，它不是一个平板，而是一个多件式的、工程化的安装形状。在我们看来，最终最具挑战性的是通风口。”“嵌件也是一大挑战，因为有些部件太薄。最终，我们与通用汽车公司和Albar一起做了大量的协同工程工作。”他补充道。
中心缝饰还带来一些设计上的挑战。“虽然该部件看起来很简单，但其实并不简单。”Basela 回忆道，“我们不得不对模具进行一些创造性的开发，以消除任何粘接印透。”
在通用汽车公司的模具供应商Century Tool（美国密歇根州芬顿）的帮助下，这个问题最终通过创造性的模具设计得到了解决。在粘接过程中，使用了一系列扁平的锯齿状的垫来将螺柱与A级表面的部件分隔开。另一种方案是，设计专用的螺纹丝扣，并将其加工到嵌件中。“通常，你不会将螺柱直接粘接到 A级表面部件的背面，所以肯定存在一些挑战，但我们能够克服这一问题。”Basela 说道。
中心缝饰给通用汽车公司工程团队带来的挑战是，需要订制的模具设计和专用的螺纹丝扣，才能将螺柱直接连接到部件的背面而不影响到结构或外观（图片来源：Premix-Hadlock）
最终，这些部件由 Premix-Hadlock 和 Albar 为通用汽车公司批量生产出来。DeChurch表示，对于Premix-Hadlock而言，该项目使得该公司朝着更外观、更复杂的汽车部件迈进了一步，因为之前该公司做的大部分部件都是耐用品，以及货车的油底壳和其他一些内部结构件，而为通用汽车公司做的这些部件，是该公司做过的最引人注目、最酷的部件之一。
Basela表示：“这是出于正确的原因，在车辆的正确位置使用正确材料的一个范例。这些美观的装饰部件也带来了许多技术挑战。通过良好的合作伙伴关系，我们取得了成功，使我们的设计团队能够自由地为车辆带来所需的外观件。”
原文链接：https://www.compositesworld.com/articles/composite-materials-design-enable-challenging-corvette-exterior-components
内容翻译：苏州空天复材团队
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