Aktualności - Zastosowanie GMT w motoryzacji

Tworzywo termoplastyczne wzmocnione matą szklaną (GMT) to nowatorski, energooszczędny i lekki materiał kompozytowy z żywicą termoplastyczną jako matrycą i matą z włókna szklanego jako wzmocnionym szkieletem. Jest to obecnie niezwykle aktywny materiał kompozytowy na świecie i uważany za jeden z nowych materiałów stulecia.

Technologia GMT pozwala na produkcję półproduktów z blachy. Następnie jest ona bezpośrednio przetwarzana w produkt o pożądanym kształcie. GMT charakteryzuje się zaawansowanymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi, doskonałą odpornością na uderzenia oraz łatwością montażu i rozbudowy. Jest ceniona za swoją wytrzymałość i lekkość, co czyni ją idealnym elementem konstrukcyjnym zastępującym stal i redukującym masę.

1. Zalety materiałów GMT

1) Wysoka wytrzymałość: Wytrzymałość GMT jest zbliżona do wytrzymałości ręcznie układanych produktów z poliestru FRP, a jego gęstość wynosi 1,01–1,19 g/cm³. Jest on mniejszy niż termoutwardzalny FRP (1,8–2,0 g/cm³), dlatego charakteryzuje się wyższą wytrzymałością właściwą.

2) Lekkie i energooszczędne: Waga drzwi samochodowych wykonanych zMateriał GMTMożna zmniejszyć masę pojazdu z 26 kg do 15 kg, a grubość tylnej części można zmniejszyć, aby zwiększyć przestrzeń w samochodzie. Zużycie energii wynosi zaledwie 60–80% w przypadku wyrobów stalowych i 35–50% w przypadku wyrobów aluminiowych.

3) W porównaniu z termoutwardzalnym materiałem SMC (materiałem do formowania arkuszy), materiał GMT ma zalety krótkiego cyklu formowania, dobrej odporności na uderzenia, możliwości recyklingu i długiego cyklu przechowywania.

4) Odporność na uderzenia: Zdolność GMT do pochłaniania wstrząsów jest 2,5-3 razy większa niż SMC. SMC, stal i aluminium – wszystkie te materiały ulegały wgnieceniom lub pęknięciom pod wpływem uderzeń, podczas gdy GMT pozostał nienaruszony.

5) Wysoka sztywność: GMT zawiera tkaninę GF, która zachowuje swój kształt nawet w przypadku uderzenia z prędkością 10 mil na godzinę.

2. Zastosowanie materiałów GMT w przemyśle motoryzacyjnym

Arkusze GMT charakteryzują się wysoką wytrzymałością i mogą być wykorzystywane do produkcji lekkich komponentów. Jednocześnie charakteryzują się dużą swobodą projektowania, wysoką absorpcją energii zderzenia i dobrymi parametrami przetwórczymi. Są szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym od lat 90. XX wieku. Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących oszczędności paliwa, możliwości recyklingu i łatwości przetwarzania, rynek materiałów GMT dla przemysłu motoryzacyjnego będzie stale rósł.

Obecnie materiały GMT są szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, głównie w ramach siedzeń, zderzakach, deskach rozdzielczych, maskach, uchwytach akumulatorów, pedałach, częściach przednich, podłogach, błotnikach, drzwiach tylnych, dachach, elementach bagażowych, takich jak uchwyty, osłony przeciwsłoneczne, bagażniki na koło zapasowe itp.

1) Rama siedziska
Formowane metodą kompresji oparcie drugiego rzędu foteli w sportowym Fordzie Mustangu z 2015 roku (na zdjęciu poniżej) firmy Ford Motor Company zostało zaprojektowane przez Continental Structural Plastics, dostawcę i producenta pierwszego rzędu, z wykorzystaniem form termoplastycznych Hanwha L&C do materiałów kompozytowych (GMT) z jednokierunkową matą z włókna szklanego wzmocnionego włóknem szklanym o zawartości 45% włókna szklanego oraz formowania kompresyjnego Century Tool & Gage. Spełnia ono rygorystyczne europejskie przepisy bezpieczeństwa ECE dotyczące przewożenia ładunków bagażowych.

Ukończenie tej części wymagało ponad 100 iteracji MES, co pozwoliło wyeliminować pięć części z wcześniejszego projektu konstrukcji stalowej. Pozwala to zaoszczędzić 3,1 kilograma na pojazd dzięki cieńszej konstrukcji, która jest również łatwiejsza w montażu.

2) Tylna belka antykolizyjna
Belka antykolizyjna w tylnej części nowego Tucsona Hyundaia (patrz zdjęcie poniżej) z 2015 roku jest wykonana z materiału GMT. W porównaniu ze stalą, produkt jest lżejszy i ma lepsze właściwości amortyzujące. Zmniejsza masę pojazdu i zużycie paliwa, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo.

3) Moduł front-end
Mercedes-Benz wybrał wzmocnione tkaniną kompozyty termoplastyczne Quadrant Plastic Composites GMTexTM jako elementy modułów przednich w swoim luksusowym coupe Klasy S (na zdjęciu poniżej).

4) Dolny panel ochronny nadwozia
Quadrant PlasticComposites wykorzystuje wysokowydajny materiał GMTex TM do ochrony podwozia w modelu Mercedes Off-Road Special Edition.

5) Rama klapy tylnej
Oprócz typowych zalet integracji funkcjonalnej i redukcji masy, podatność na formowanie konstrukcji klapy bagażnika GMT umożliwia również tworzenie produktów o formach niemożliwych do uzyskania ze stali lub aluminium. Zastosowano je w Nissanie Murano, Infiniti FX45 i innych modelach.

6) Struktura pulpitu nawigacyjnego
GMT produkuje nową koncepcję ramek deski rozdzielczej, przeznaczoną do kilku modeli Forda: Volvo S40 i V50, Mazdy oraz Forda C-Max. Kompozyty te umożliwiają szeroki zakres integracji funkcjonalnych, w szczególności poprzez wbudowanie w formę poprzeczek pojazdu w postaci cienkich stalowych rurek. W porównaniu z tradycyjnymi metodami, masa jest znacznie zmniejszona bez wzrostu kosztów.