眾所周知，在汽車行業(yè)，減重意味著油耗降低、二氧化碳排放減少，以及汽車動力性和安全性的提高。 過去，汽車廠商主要通過改進(jìn)汽車所使用的鋼結(jié)構(gòu)材料，如采用全鋁車身、鋁鎂合金或錳硼鋼等來降低車身重量。雖然汽車生產(chǎn)的最主要原材料還是鋼鐵，但業(yè)內(nèi)人士已在考慮通過混合具有不同特性的材料，充分利用功能優(yōu)化的材料組合，來實(shí)現(xiàn)減重的目標(biāo)。
蒂森克虜伯生產(chǎn)的三明治鋼板
蒂森克虜伯在材料研發(fā)，尤其是復(fù)合材料領(lǐng)域，一直居于領(lǐng)先地位。
在輕量化材料方面，我們將以前無法融入到一種材料中的不同材料特性融合到一起，開發(fā)了擁有全新特性的三層鋼板復(fù)合材料三明治鋼板Tribond，采用這種材料的汽車零部件能夠達(dá)到比目前的熱成型解決方案減輕10%重量的效果。
蒂森克虜伯的另一創(chuàng)新夾心產(chǎn)品LITECOR 是一種高分子聚合芯層，外面包有兩層薄薄的鋼板，這種新型剛度增強(qiáng)型三明治材料比標(biāo)桿車的鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)車頂方案重量輕38%。
鋼塑復(fù)合材料
2016年秋季，在位于德國北部沃爾夫斯堡的一個名為Open Hybrid Lab Factory（OHLF）的輕型建筑園區(qū)里，蒂森克虜伯與全球知名的化工公司巴斯夫、注塑機(jī)械制造商Engel、印刷機(jī)制造商辛北爾康普、汽車零部件供應(yīng)商麥格納和大眾汽車等攜手，整合跨領(lǐng)域的專業(yè)知識，共同致力于開發(fā)用于大規(guī)模生產(chǎn)，尤其是汽車制造業(yè)的混合部件。該項(xiàng)目獲得了德國聯(lián)邦教育與研究部的資金支持，德國弗勞恩霍夫協(xié)會及布倫瑞克工業(yè)大學(xué)也參與到了項(xiàng)目的協(xié)調(diào)中。
為了實(shí)現(xiàn)共同目標(biāo)，項(xiàng)目組需要將所有項(xiàng)目參與者帶到同一張討論桌前，也需要應(yīng)用于試驗(yàn)生產(chǎn)的場地及各種設(shè)施。OHLF的作用正是如此，它將跨行業(yè)的精英團(tuán)隊(duì)匯聚在了一起，同時(shí)還提供了各種生產(chǎn)制造工具，當(dāng)然，在這里，蒂森克虜伯和合作伙伴們也在根據(jù)各自的需求，開發(fā)用于混合結(jié)構(gòu)的新機(jī)器和工具。
小伙伴們可能會疑惑，鋼鐵和塑料的屬性差異如此明顯，為何要異想天開把這兩種材料復(fù)合在一起呢？研發(fā)人員的想法很簡單：鋼材可以用于任何必須擁有高強(qiáng)度的部位，在其他強(qiáng)度不那么重要的地方，我們當(dāng)然可以使用輕便的塑料，達(dá)到減輕重量的目的。
就像歷史呈現(xiàn)的那樣，科學(xué)的魅力正是先提出一個看似不可能的想法，再把不可能變?yōu)榭赡?。作為鋼鐵行業(yè)的集大成者，蒂森克虜伯自然當(dāng)仁不讓，積極參與到了創(chuàng)新鋼材的探究和開發(fā)中。利用我們的專業(yè)知識，在OHLF里，蒂森克虜伯與合作伙伴共同找尋鋼和塑料混合材料的最佳組合，同時(shí)我們也和汽車制造商合作設(shè)計(jì)復(fù)合材料的初始應(yīng)用。
蒂森克虜伯鋼鐵歐洲創(chuàng)新部門項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Fabian Schongen博士表示：通過材料之間的完全牢固的結(jié)合，我們可以將鋼和塑料結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢結(jié)合，使成型新材料的質(zhì)量達(dá)到一個全新的水準(zhǔn)。Fabian Schongen博士的話當(dāng)然不是說說而已。我們已經(jīng)研發(fā)出了在鋼鐵表面覆蓋塑料的創(chuàng)新鋼塑復(fù)合產(chǎn)品。
處理方式
為了讓鋼板上的塑料薄膜不易脫落，蒂森克虜伯開發(fā)出了專業(yè)的處理方式，通過對鋼鐵進(jìn)行特殊的預(yù)處理，使其活化，緊接著，再使用注塑或壓縮模塑的方式將塑料或復(fù)合材料如碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）施加到鋼板上，由此，鋼鐵和塑料便形成了緊密而持久性的粘合。當(dāng)鋼板表面涂有塑料層時(shí)，鋼板上又可以被施加額外的塑料元件。
這種方式下制成的復(fù)合材料，不僅具有塑料的耐腐蝕和輕量性，同時(shí)具備鋼鐵的硬度和強(qiáng)度，也為汽車輕量化材料的運(yùn)用開創(chuàng)了新的可能。
用途
鋼塑復(fù)合材料出現(xiàn)的意義是重大的，其未來的用途是多種多樣的，特別是在汽車制造中。例如，汽車頭部的保險(xiǎn)杠承擔(dān)著吸收和緩和外界沖擊力、保護(hù)車身及乘員安全的功能，因此保險(xiǎn)杠通常由鋼鐵制成。但現(xiàn)在，這一部件不一定非要完全由鋼鐵制成，它也可以由同時(shí)兼具高強(qiáng)度和輕量性的鋼塑復(fù)合材料打造。駕駛艙橫梁同樣可以使用這種材料，相對于純鋼，其輕量性可以給汽車帶來更少的能耗，只需螺釘便可固定的模具也大大提升了汽車生產(chǎn)過程中的靈活度。就目前所掌握的技術(shù)來看，汽車的前照燈、儀表板和冷卻系統(tǒng)等等，通通都可以使用這種鋼塑復(fù)合材料。
目前，在OHLF，蒂森克虜伯還在通過客戶和加工商進(jìn)一步測試驗(yàn)證我們的技術(shù)，為材料的批量生產(chǎn)做準(zhǔn)備。預(yù)計(jì)不久，鋼塑材料打造的更輕量化、更環(huán)保、更安全的汽車就能和小伙伴們見面啦。
