汽車輕量化，玻璃鋼材質的空間有多大？

    2005年11月9日，在北京農業展覽館舉辦的CAPA第五屆國際汽車零部件、汽車用品展覽會上，來自國內外的玻璃鋼材料及其制品企業，出人意料地成為本屆汽車零部件展會中引人注目的焦點。業內人士評價說，輕質帶來節能，這是汽車工業向著節能型和諧社會進步的必然趨勢。
    玻璃鋼，輕量化的理想材料
    輕量、節能一直是國際汽車工業的研究方向。
    有關研究數據顯示，汽車車重每降低10%，燃油效率可提高6~8%。伴隨輕量化而來的突出優點就是油耗的顯著降低。尤其汽車車身約占汽車總質量的30%，對空載而言，約70%的油耗是用在車身質量上的，因此車身的輕質化對減輕汽車自重，提高整車燃料經濟性至關重要。同時，輕量化還將帶來車輛操控穩定性和沖撞安全性的提升：因為車輛行駛時的顛簸會因底盤重量減輕而減輕，整個車身會更加穩定；輕量化材料對沖撞能量的吸收，又可以有效提高沖撞安全性。
    玻璃鋼工業協會副會長、高級工程師陳博表示，玻璃鋼復合材料以其輕質高強、設計自由度大、不銹蝕、無干擾、成型工藝性好等優點，是汽車工業輕量化的理想加工材料。
    來自法國INOPLAST 公司的一組數據，以玻璃鋼復合材料中的SMC（片狀模塑料)、玻璃纖維氈增強熱塑性材料(GMT)為例，可以非常清晰地說明玻璃鋼材料的輕質量和高強度。
    材料名稱               材料密度(g/cm3)               等強度下厚度(mm)
    鋼鐵                       7.8                          100                                       鋁                         2.7                          50
    SMC                        1.9                          75
    低密度SMC                  1.4                          55
    GMT                        1.1                          45
     
    數據顯示，達到與鋼鐵同樣的強度要求，SMC和GMT材料只需要75%和45%的厚度，而質量僅僅約為原來的25%和15%。
    輕量化之外，玻璃鋼材料的還具有模塊化和成本上的突出優勢。
    汽車零部件的發展正向著模塊化設計的方向發展。玻璃鋼材質良好的成型性，帶來較高的設計自由度，為設計師拓寬視野、靈活設計提供了便利條件；玻璃鋼材質的零部件向結構復雜、功能集成的大型化、模塊化部件拓展，使原本需要組裝的零部件數量大大降低，大大減少了模具數量和相關費用。以普通轎車后舉升門為例，采用金屬材料加工，需要制作模具10套，花費達400萬之巨，而采用SMC材料加工，僅需要制作模具3套，花費120萬。且大大減少了組裝成本。
    與此同時，按照INOPLAST的綜合成本計算，在批量較小的應用中，SMC玻璃鋼成型工藝的成本，一直低于金屬沖壓成型工藝的成本，直到15萬輛的規模后，前者成本才高于后者。
    按照有關業界人士的說法，SMC、GMT等玻璃鋼復合材料除了作為車身材料具有剛柔并濟的特點，在技術和成本上都完全可以滿足車身外飾材料的需要之外，GMT在對外載荷的沖擊和吸收方面，還有非常穩定而均衡的優越表現。
    知名GMT廠商QPC公司的葛悅先生展示了GMT在“行人保護”方面的應用，利用GMT可以有效吸收外來沖擊的優勢，他們開發了GMT材質的“小腿保護器”構件，安裝于汽車的前圍，當車輛不慎撞到行人時，在該構件的作用下，行人將慢慢倒向車體，而不是飛向車外的交通洪流中。
    玻璃鋼材料的應用
    目前玻璃鋼復合材料的應用非常廣泛，尤其在歐美車系中。其中尤以SMC、和GMT的應用為廣泛。MAN、RENAULT、VOLVO、BENZ、IVECO、DAF等歐洲重型卡車制造商的駕駛室材料中，都大量選用了SMC。按照2004年的數據，平均每個卡車駕駛室SMC / BMC（用于立體造型的SMC）的用量，達到70公斤。在國內，SMC材料在汽車領域也得到了廣泛的應用，尤其是商用汽車領域。重汽、陜西重汽、福田歐曼、重慶紅巖等主要重型卡車制造商，其駕駛室的制造都不同程度地采用了SMC材料。
    據介紹，從1970年代，SMC材料開始工業化應用，到1990年代，歐美車系的汽車制造商幾乎全部采用了SMC作為車身材料，包括寶馬、雷諾等對車身表面要求極高的高等級轎車車身。1990年代以后，更具輕量化和環?；厥招缘腉MT材料得到新的發展和應用。在國內，對于新興GMT材料，有關單位已在八五、九五期間開展了GMT材料生產及產品成型工藝的研究,并具備了批量生產GMT材料的能力。年產0.3萬噸GMT材料的生產線已經在江蘇江陰建成,  國內汽車生產廠也在一些車型設計上采用GMT材料,并已開始批量試制。目前，在國內引進型的轎車車型生產中，都有GMT的采用。自主品牌中，“解放”輕卡已經開始采用GMT材料于其駕駛門腳踏板中。
    目前，國內玻璃鋼復合材料SMC應用量大的是用于生產各類汽車外附件，如各種汽車外頂蓋、保險杠、前面板、兩側板、車門板、后舉升門、導流罩、腳踏板等，占SMC用量的70%。
    國際上應用增長快的是結構件和傳動器零件
    比如增強的SMC越來越多地被應用在汽車結構部件上,如汽車儀表板、轉向機、散熱器系統及電子裝置系統、發動機油底殼等，發揮其在結構設計方面的優勢；低密度SMC相比鋼鐵制作的同類部件可減重約45%，比SMC材料可減重約30%，被越來越多地應用于如車門、發動機罩、車頂內飾等；SMC還被開發運用于生產其他一些零件，如：充氣車頂、保險杠骨架、遮陽板、車頂排水管、車棚側橫條、貨車車箱等。奔馳Actros、Ategro系列載重卡車就采用了SMC材料的油底殼；用于立體造型的BMC材質的車燈反射罩，也開始被Ford、Peugeot等多家轎車生產企業采用。
    事實上，展會現場，我們也欣喜地看到，江蘇協諾汽車附件有限公司也已經開發出SMC發動機油底殼和備胎倉等結構件樣品。
    針對玻璃鋼復合材料的應用狀況，北汽福田有關市場技術人員表示，目前在卡客車領域，玻璃鋼材質比較廣泛地應用于車身輔助件上。而作為整體車身的使用，一些自卸車的企業曾做過嘗試，但在強度和油漆附著力上效果不甚理想。該專家表示，隨著輕量化和降低成本的進一步要求，玻璃鋼部件作為批量商用汽車零部件的空間，將長期存在。值得期待的是玻璃鋼復合材料的技術進步。通過技術性能上的進一步改善，玻璃鋼部件的應用程度將得到提高。
    空間仍然巨大
    玻璃鋼復合材料的科技進步一日千里，但在實際的應用中，還有眾多的因素限制著其在汽車工業中的運用。北京汽車玻璃鋼有限公司總經理吳凱分析了其中的主要限制因素：
    一是規模產量的問題，目前SMC的年產量僅為70萬噸左右，遠遠低于鋼材的產量。新興的GMT產量也不過幾萬噸，這決定了玻璃鋼在短期內只能是一種替代材料的地位。
    二是成型周期的問題，吳凱表示，SMC的成型周期根據厚度不同，從幾分鐘到10幾分鐘，與以“秒”為單位的金屬成型周期相比，生產效率明顯偏低，比較適應產品品種豐富、批量較小的商用汽車生產。
    三是環保回收問題，作為化學性復合材料，玻璃鋼材質同樣存在難以降解、難以回收的問題。改善玻璃鋼材料的環境親和力，成為環境問題日益突出的當今社會條件下，業界必須下大力氣攻關的課題。
    對比挑戰，機遇也更大
    來自江蘇省復合材料學會的數據顯示，60%以上的SMC和80%的GMT，被用在了汽車工業中。隨著汽車工業的不斷擴容，玻璃鋼復合材料的市場空間巨大。同時，玻璃鋼復合材料的科技進步也是一日千里。對比SMC以“分鐘”計的成型周期，新興玻璃鋼復合材料GMT的成型周期僅為35～50秒，比SMC模壓制品的生產率高6倍以上，這意味著當大量生產某種部件時，可以節省模具費用，并實現快速機械化生產。意味著對比傳統的金屬成型工藝，其生產效率已經相差無幾，完全可以滿足轎車市場大批量/快速生產的需求。
    業界人士普遍認為，汽車輕量化的強烈要求，以及總體生產成本下降的需要，將為玻璃鋼復合材料的應用開辟更大的市場空間。國際汽車工業的發展已經展示了玻璃鋼材料的成功應用，在今后的發展中，更多復雜的應用必將展現出SMC/BMC/GMT等復合材料的設計靈活性和性能的優異性。汽車玻璃鋼企業將是推動這種應用的生力軍。
    北京汽車玻璃鋼有限公司總經理吳凱表示，擴大和發掘更多的應用，玻璃鋼材質在汽車工業上的應用空間還將更大，歐洲市場如此，市場也不例外。