Термопластичный композит, армированный стекловолокном (GMT), — это новый, энергосберегающий, легкий композитный материал, в котором в качестве матрицы используется термопластичная смола, а в качестве армирующего каркаса — стекловолоконный мат. В настоящее время это чрезвычайно активно развивающийся в мире вид композитных материалов, и он считается одним из новых материалов столетия.
Компания GMT, как правило, производит листовые полуфабрикаты. Затем они непосредственно обрабатываются для получения изделия желаемой формы. GMT обладает сложными конструктивными особенностями, превосходной ударопрочностью, а также простотой сборки и монтажа. Он ценится за свою прочность и легкость, что делает его идеальным конструкционным элементом для замены стали и снижения массы.
1. Преимущества материалов GMT
1) Высокая прочность: Прочность GMT аналогична прочности изделий из полиэфирного армированного волокном полимера, изготовленных вручную, а его плотность составляет 1,01-1,19 г/см³. Она меньше, чем у термореактивного армированного волокном полимера (1,8-2,0 г/см³), поэтому он обладает более высокой удельной прочностью.
2) Легкий и энергосберегающий: вес автомобильной двери, изготовленной изМатериал GMTВес можно уменьшить с 26 кг до 15 кг, а толщину задней части можно уменьшить, чтобы увеличить пространство в салоне. Энергопотребление составляет всего 60-80% от стальных изделий и 35-50% от алюминиевых.
3) По сравнению с термореактивными SMC (компаундами для формования листов), материал GMT обладает преимуществами короткого цикла формования, хорошей ударопрочности, возможности вторичной переработки и длительного срока хранения.
4) Ударопрочность: Способность GMT поглощать удары в 2,5-3 раза выше, чем у SMC. SMC, сталь и алюминий при ударе получали вмятины или трещины, но GMT оставался неповрежденным.
5) Высокая жесткость: в конструкции GMT используется ткань GF, которая сохраняет свою форму даже при ударе со скоростью 10 миль в час.
2. Применение материалов GMT в автомобильной промышленности.
Листы GMT обладают высокой прочностью и позволяют изготавливать из них легкие компоненты. В то же время, они отличаются высокой свободой проектирования, сильным поглощением энергии ударов и хорошими технологическими характеристиками. С 1990-х годов они широко используются в автомобильной промышленности. По мере роста требований к экономии топлива, возможности вторичной переработки и простоте обработки, рынок материалов GMT для автомобильной промышленности будет стабильно расти.
В настоящее время материалы GMT широко используются в автомобильной промышленности, в основном для изготовления каркасов сидений, бамперов, приборных панелей, капотов, кронштейнов для аккумуляторов, педалей, передних частей кузова, полов, крыльев, задних дверей, крыш, багажных компонентов, таких как кронштейны, солнцезащитные козырьки, крепления для запасных колес и т. д.
1) Каркас сиденья
Конструкция спинки второго ряда сидений спортивного автомобиля Ford Mustang 2015 года (изображен ниже), изготовленная методом компрессионного формования, была разработана поставщиком первого уровня/конвертерной компанией Continental Structural Plastics с использованием термопластичных форм для композитных материалов (GMT) с 45% однонаправленным стекловолоконным армированным матом от Hanwha L&C и форм для компрессионного формования от Century Tool & Gage. Она успешно соответствует чрезвычайно строгим европейским правилам безопасности ECE, касающимся сохранения грузоподъемности багажа.
Для завершения этой детали потребовалось более 100 итераций конечно-элементного анализа, что позволило исключить пять деталей из предыдущей конструкции стальной конструкции. Кроме того, это позволило сэкономить 3,1 килограмма на одном автомобиле за счет более тонкой конструкции, которую также проще устанавливать.
2) Задняя противоударная балка
Противоударная балка в задней части нового Hyundai Tucson (см. рисунок ниже) 2015 года изготовлена из материала GMT. По сравнению со сталью, этот материал легче и обладает лучшими амортизирующими свойствами. Он снижает вес автомобиля и расход топлива, обеспечивая при этом безопасность движения.
3) Фронтальный модуль
Компания Mercedes-Benz выбрала термопластичные композитные материалы GMTexTM, армированные тканью, производства Quadrant Plastic Composites, в качестве элементов передней части кузова своего роскошного купе S-класса (изображение ниже).
4) Нижняя защитная панель кузова
Компания Quadrant PlasticComposites использует высокоэффективный материал GMTex™ для защиты днища капота в автомобиле Mercedes Off-Road Special Edition.
5) Рама задней двери
Помимо обычных преимуществ функциональной интеграции и снижения веса, формуемость конструкций задней двери GMT также позволяет создавать формы, недоступные при использовании стали или алюминия. Применяется в автомобилях Nissan Murano, Infiniti FX45 и других моделях.
6) Структура панели мониторинга
Компания GMT производит новые концептуальные рамки приборных панелей, предназначенные для использования на нескольких моделях Ford Group: Volvo S40 и V50, Mazda и Ford C-Max. Эти композитные материалы позволяют реализовать широкий спектр функциональных решений. В частности, за счет интеграции поперечных элементов кузова в виде тонких стальных труб в процессе формовки. По сравнению с традиционными методами, вес значительно снижается без увеличения стоимости.
7) Держатель батареи
Дата публикации: 09.01.2024
