复合材料的电池防碰撞护罩：新颖的材料、成型与切割

 

 

    由Quadrant Plastic Composites AG（简称“QPC”，位于瑞士Lenzburg，是三菱化学的一家子公司）提供的采用聚丙烯基体的3个商用级别的GMTex玻纤织物增强复合材料得到了评估。

 

    最高性能等级的材料厚4.3mm，采用了多层编织、定向的玻璃纤维毡（4/1织法，0°/90°）及随机定向的50mm长短切玻璃纤维芯材。

 

    通过将机织纤维与短切纤维结合在一起，提供了一种高抗冲、一致而均匀的层压材料，玻纤在树脂中的重量百分比达到61%。

 

    中间级别的材料厚3mm，它将编织的玻璃纤维织物与多层短切玻璃纤维结合在一起，玻纤在树脂中的重量百分比为40%。

 

    第三个级别厚1.8mm，在较薄的层压结构中组合了编织织物和短切玻璃纤维，玻纤在树脂中的重量百分比为40%。

 

    虽然由织物增强的GMT并非新生事物，而且已经在汽车行业商业化应用了几十年，但这是通用汽车公司或成型商大陆结构塑料（帝人集团的子公司，位于美国密歇根州奥本山）第一次采用这些新一代的组合了织物与短切玻璃纤维毡的混合毡GMT复合材料来开展研究。

 

   “两个较高性能等级的材料是有效的，3Ʃ数据传播范围狭窄，最厚的材料给了我们一个重要的安全系数，这就是我们想要的。”通用汽车公司先进材料电气化材料工程师 Kestutus Sonta 解释道，他是重新设计防护罩项目的材料负责人。

 

    接下来，在作最后的整车碰撞试验之前，验证了小规模的测试结果，为增强信心，采用了全尺寸的部件进行验证。

 

    为通过模拟评估SMC和GMT材料，一个未优化的C形设计被开发出来。

 

    该模型被通用汽车公司用于快速地制成一副铝模具，以采用4.3mm厚级别的GMTex X103F61-4/1-0/90材料成型初步测试的部件，然后对这些部件进行台车试验。

 

    它们按照设计好的速度从两层楼落下，以模拟30°偏离避障试验中的载荷。

 

    碰撞的结构是一个大大简化的底盘，它由轨道、车轴和车轮、一个电池箱、一个仪表化但不供电的12V电池以及发动机舱部件组成，通过模拟来预测在严重的碰撞中对电池的损坏程度，而GMT防护罩一直都在同一个相对位置上，它们会用在一辆真正的汽车上。

 

    在完成了多轮台车试验后，该团队记录的荷载与早期整车碰撞试验测得的数据非常相似，这使得概念以及材料/工艺组合得到了验证。