塑料汽車(chē)離我們還有多遠？
近年來(lái)，汽車(chē)開(kāi)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、其他合金的應用，但塑料的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，它有著(zhù)良好的強度重量比，可塑性強，可以改善空氣動(dòng)力學(xué)、增強樣式差異化、減少制造復性、增強防撞性——這些已發(fā)現的優(yōu)點(diǎn)都是汽車(chē)使用塑料的原因，使得它們成為汽車(chē)輕量化的選擇。
德國橡塑化機巨頭克勞斯瑪菲集團首席執行官弗蘭克·斯蒂勒在2016國際橡塑展上表示，已經(jīng)為塑料4.0時(shí)代做好了準備。
塑料替代大部分金屬？
橡塑展中，除了傳統的保險杠、內飾件、燈具、儀表盤(pán)等，很多化工材料廠(chǎng)商還展示了新材料在汽車(chē)上的其他應用，如天窗、引擎蓋、散熱器等，以及前端模塊、車(chē)門(mén)模塊、新能源電池組等。杜邦公司展示的卡車(chē)油底殼相比傳統金屬油底殼減重50%。一家廠(chǎng)商展示的已經(jīng)量產(chǎn)的寶馬MINI中控臺，其內部重要支撐是碳纖維材料。伴隨著(zhù)材料和結構設計優(yōu)化，生產(chǎn)環(huán)節又具備了工藝上的優(yōu)勢。舉例來(lái)說(shuō)，巴斯夫的全塑料汽車(chē)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(lái)汽車(chē)是否可以全塑料（需導電部件除外）？科萊恩公司的一位高管對這一問(wèn)題提出了自己的看法：一些添加劑幫助傳統塑料改性，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(guò)300℃甚至達到400℃。隨著(zhù)材料科技研發(fā)日新月異，未來(lái)傳統發(fā)動(dòng)機使用塑料材料不是沒(méi)有可能，用塑料替代大部分金屬件也只是時(shí)間問(wèn)題。
荷蘭皇家帝斯曼集團帝斯曼與Steep Plastique和BPP合作，分別為標致和戴姆勒開(kāi)發(fā)了全新的聚酰胺材料，用這種材料制成的發(fā)動(dòng)機油底殼比金屬油底殼輕60%，同時(shí)具有極強的耐沖擊性。EcoPaXX聚酰胺410材料也被全新應用于新款梅賽德斯-奔馳A級轎車(chē)的引擎端蓋，以及大眾新一代省油發(fā)動(dòng)機的曲軸端蓋。據帝斯曼汽車(chē)工業(yè)中國區銷(xiāo)售經(jīng)理戰紅介紹，帝斯曼推出一種新型高性能材料Stanyl HGR1，可減小汽車(chē)引擎正時(shí)系統摩擦力矩，為整車(chē)制造企業(yè)提供降低能耗工具。聚酰胺46Stanyl HGR1已被成功應用在美國菲亞特-克萊斯勒制造的新型五角星V6發(fā)動(dòng)機上。
虛擬替代實(shí)模開(kāi)發(fā)？
材料選擇只是汽車(chē)減重的一部分。同樣重要的是，部件的具體設計和處理方法可以對塑料的使用做一些優(yōu)化。為了最大程度地減少汽車(chē)每個(gè)部分或系統的重量，必須考慮三個(gè)因素：設計、工藝和材料，在開(kāi)發(fā)的早期階段就必須想到這些。如今，實(shí)力強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(guò)采用計算機仿真技術(shù)與塑料材料相結合，對零部件進(jìn)行虛擬的設計優(yōu)化。通過(guò)模擬不同溫度、應變速率和應力狀態(tài)下的材料參數來(lái)準確預測塑料零件的實(shí)際工作行為，通過(guò)計算機虛擬仿真設計客戶(hù)的模具。優(yōu)化設計，能做到讓模具一次通過(guò)，不需要進(jìn)行反復修模和重開(kāi)。
機器人替代熟練工人？
橡塑展的智能制造專(zhuān)區中有不少機器人展示，看慣了靈巧的單臂機器人，記者感覺(jué)ABB公司展示的雙臂機器人不簡(jiǎn)單。只見(jiàn)機器人左右臂同時(shí)開(kāi)工，左爪準確地從料盤(pán)里取出一小件，同時(shí)右爪也從右料盤(pán)里取出另一形狀不同的料件；接著(zhù)左右臂爪同時(shí)行動(dòng)，左爪對小件進(jìn)行再固定，右爪抓起旁邊料件放在目標上，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，就像一個(gè)人的左右臂和手同時(shí)動(dòng)作。經(jīng)過(guò)改型，其完全能夠取代一些簡(jiǎn)單重復的汽車(chē)零部件流水線(xiàn)人工。記者在上海同期舉辦的另一個(gè)展會(huì )上也看到這臺機器人在演示裝配蘋(píng)果手機的個(gè)性外殼。
據了解，這臺名為YuMi的14軸機器人是世界上第一部真正意義上的雙臂協(xié)同作業(yè)機器人。該臺機器人機械爪上還帶有視覺(jué)系統及真空吸盤(pán)，重復定位精度在0.02毫米。一位ABB公司的產(chǎn)品工程師對記者說(shuō)，他個(gè)人理解這是為今后更強大的產(chǎn)品投石問(wèn)路。如果今后傳感系統加上視覺(jué)精度再提升，再做到負重更強些，那么其用途更廣泛，實(shí)力更強大的“產(chǎn)業(yè)工人”過(guò)幾年就會(huì )誕生。
