環(huán)保新材料在汽車設(shè)計(jì)中應(yīng)用

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摘要：最近這幾年，雖然汽車工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，為人們?nèi)粘３鲂袔砹藰O大的便利，但與此同時(shí)隨著汽車數(shù)量的不斷增加，汽車污染為人們自身所造成的危害等問題也正在逐漸增多。因此，節(jié)能環(huán)保、安全舒適開始逐漸成為了汽車行業(yè)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。特別是節(jié)能環(huán)保，與可持續(xù)發(fā)展理念息息相關(guān)，是汽車行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要課題之一。提及節(jié)能環(huán)保，大多數(shù)從業(yè)者也許都會(huì)想到從控制汽車排放量方面入手加以控制，但其實(shí)我們更多的還可以在汽車設(shè)計(jì)、制造等方面著手，將環(huán)保新材料應(yīng)用在汽車設(shè)計(jì)、制造等過程中，為綠色環(huán)保理念提供新思路。下面本文主要探究了環(huán)保新材料在汽車設(shè)計(jì)、制造中的應(yīng)用情況，希望能夠?yàn)槲覈?guó)節(jié)能環(huán)保事業(yè)增添一臂之力。

關(guān)鍵詞：環(huán)保新材料；汽車設(shè)計(jì)與制造；應(yīng)用

從當(dāng)前來看，節(jié)能環(huán)保與安全舒適及智能化是整體汽車行業(yè)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，特別是在我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)水平大幅度發(fā)展的前提下，家庭汽車數(shù)量明顯增多，我國(guó)相關(guān)部門在對(duì)汽車進(jìn)行抽樣檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，車內(nèi)空氣質(zhì)量存在著污染的車輛幾乎占據(jù)總數(shù)量的一半之多。換句話說，汽車所造成的空氣污染儼然已經(jīng)成為現(xiàn)階段我們不可忽視的重要問題。而且汽車不僅容易給空氣造成一定程度的污染，還極易造成城市堵塞，這就意味著我們有必要致力于解決汽車所造成的環(huán)境與社會(huì)問題，即盡可能在汽車設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)用環(huán)保新材料，使用環(huán)保新材料來代替制造汽車的老材料。

1簡(jiǎn)述汽車環(huán)保設(shè)計(jì)

據(jù)科學(xué)統(tǒng)計(jì)可知，若汽車部件重量能減輕百分之一，那么其所耗油量也會(huì)相應(yīng)節(jié)省百分之一。因此，目前我們所設(shè)計(jì)的汽車車身比重與之前相比，已明顯減輕了很多。而在新科技及新型材料的不斷發(fā)展與涌現(xiàn)下，相信今后的汽車自身重量還會(huì)相應(yīng)減輕，也就是說汽車輕量化勢(shì)必是未來汽車行業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所需。汽車輕量化是根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、通過加工科技與應(yīng)用輕量化材料的方式來實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。因此汽車輕量化指的就是在確保汽車安全性能與強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，盡量將汽車的整備質(zhì)量降至最低，有效提升其動(dòng)力性，減少排氣污染，節(jié)省燃料損耗。而從目前來看，使汽車變得輕量化的方式有很多，例如：首先在汽車內(nèi)部空間大小保持基本不變的基礎(chǔ)上盡可能縮小其外形尺寸，這樣不僅有助于縮減材料消耗與汽車自身重量，而且還能有效減少其占路面積。其次，選擇承載式車身，使零部件體積的厚度跟車身板料的厚度得到一定程度的薄化，當(dāng)然前提是安全質(zhì)量要得到足夠保障。第三，選擇智能化的結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，如局部增強(qiáng)設(shè)計(jì)、分體式設(shè)計(jì)等。第四，盡可能應(yīng)用環(huán)保新材料，如聚氨酯材料、免噴涂塑料、聚氨酯材料等，不過就當(dāng)前實(shí)際情況來看，汽車輕量化主要還是通過應(yīng)用環(huán)保新材料的方式來加以實(shí)現(xiàn)的。

2在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的環(huán)保新材料

2.1新型環(huán)保聚脲涂料

在汽車設(shè)計(jì)中應(yīng)用的環(huán)保新材料有很多，其中最常見的便是新型環(huán)保聚脲涂料。它不僅施工工藝極其簡(jiǎn)單又環(huán)保節(jié)能，而且還有極強(qiáng)的耐腐蝕性跟耐候性，更重要的是我們可以按照汽車零部件不同的涂層性能來相應(yīng)選擇各個(gè)類別的聚脲涂料，使整車底盤件的耐腐蝕性與耐候性得到顯著提升?，F(xiàn)階段，新型環(huán)保聚脲涂料主要被運(yùn)用在橋車燃油箱外壁涂裝上以及汽車底盤噴漆生產(chǎn)線上。就橋車燃油箱外壁涂裝來說，橋車燃油箱總成底材也可以使用新型聚脲底漆，具體可以先封住燃油箱孔，以免液體流入郵箱內(nèi)壁，而后再將新型聚脲底漆進(jìn)行噴涂，并烘干。就汽車底盤噴漆生產(chǎn)線來說，新型環(huán)保聚脲涂料通過“遮蔽、打磨、擦拭、噴漆等”一系列的涂裝工藝后，達(dá)到了涂料主劑與固化劑配比精密，且分散平均的局面，將聚脲涂料噴涂出來后其耐鹽霧跟耐老化都會(huì)提升至一個(gè)新的層次。

2.2免噴涂塑料

除上述外，我國(guó)汽車內(nèi)飾也正在朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展，如汽車防曬膜、防滑墊和坐墊等這些車內(nèi)飾品也可以應(yīng)用環(huán)保新材料，其中在汽車內(nèi)飾中，應(yīng)用最廣泛的環(huán)保型材料還屬免噴涂塑料。首先免噴涂塑料最明顯的特點(diǎn)就是它是一次注塑品，將其應(yīng)用在汽車內(nèi)飾中具有較好的發(fā)展前景。這主要是因?yàn)槟切┢胀ǖ乃芰喜牧贤ǔ６夹杞?jīng)過干燥、除塵、噴漆以及預(yù)處理等步驟，免噴涂塑料則與之不同，可不用經(jīng)過這些步驟，這不僅與新環(huán)保材料中的無污染與消耗小相符，而且還可以幫助我們有效減少制造汽車內(nèi)飾所造成的成本。在選擇免噴涂塑料原材料時(shí)一定要選擇環(huán)保性能優(yōu)越且耐腐蝕性能好的材料。有關(guān)操作員在具體操作中還要做到有效整合聚碳酸酯與聚丙烯等材質(zhì)，用來更好的制作出免噴涂塑料。此外在具體操作過程中工作人員還要嚴(yán)格掌控好注塑溫度和操作速度，準(zhǔn)確把控磨具溫度。這樣才能確保制作出來的免噴涂塑料在汽車內(nèi)飾中充分發(fā)揮出自身的節(jié)能環(huán)保等作用。

2.3有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料

有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料主要是一種將無機(jī)納米粉體跟有機(jī)聚合物基體進(jìn)行一系列共混、溶膠、凝膠等操作而成的環(huán)保新材料。通常有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料被應(yīng)用最多的也是在制作汽車內(nèi)飾件中。納米復(fù)合材質(zhì)通過強(qiáng)界面組合與尺寸效應(yīng)被整合分離，其性能繁多。有關(guān)技術(shù)人員可以充分借助其質(zhì)量小、強(qiáng)度高、耐熱等優(yōu)點(diǎn)來展開應(yīng)用處理，在制造汽車過程中將這種復(fù)合材質(zhì)有效應(yīng)用其中。另外，因?yàn)榧{米粒子波長(zhǎng)較小，所以納米塑料還具備透明度高，光澤度好等特性，因而我們還可以將其應(yīng)用在散熱器制造、保險(xiǎn)杠制造以及車體外板上。與此同時(shí)，有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料具有極強(qiáng)穩(wěn)定性，無毒無害，將其應(yīng)用在汽車內(nèi)飾中也可以起到環(huán)保的效果。

2.4聚氨酯材料

聚氨酯材料屬于高分析材料，是新型有機(jī)高分子材料，目前大多數(shù)制造商都意識(shí)到了聚氨酯材料的優(yōu)越性能，就當(dāng)前應(yīng)用情況來看，這種材質(zhì)已被廣泛應(yīng)用在了醫(yī)療、電子等諸多方面。由于當(dāng)下汽車設(shè)計(jì)對(duì)內(nèi)飾的舒適度、綠色環(huán)保跟安全性能等方面都存在著一定的要求，而在汽車內(nèi)飾中應(yīng)用聚氨酯材料則可以很好的滿足所有需求。從某種程度上來說這些產(chǎn)品形態(tài)確實(shí)達(dá)到了節(jié)能環(huán)保下對(duì)汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)所提出的大體要求，預(yù)計(jì)從現(xiàn)在到今后的一段時(shí)間里，聚氨酯材料都會(huì)被大力應(yīng)用在汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)當(dāng)中。比如，汽車革在汽車所有零部件中的重要性十分顯著，它直接關(guān)乎著汽車的環(huán)保性能以及外貌是否美觀。從當(dāng)前來看，被應(yīng)用最多也最實(shí)用的皮革主要是Softex新型人造皮革，不論是從觸感上看還是從它的縫合工藝上看，這種新型人造皮革都跟真皮材質(zhì)十分相似。而Softex屬于熱塑性聚氨酯，其散熱性能極佳，在溫度相同的環(huán)境下，Softex表面溫度會(huì)比其他材料的表面溫度要低10℃左右。而且它的透氣性也十分良好，吸收水分的速度也慢于天然皮革，釋放水分的速率卻比乙烯基材料快，這也就表明Softex新型人造皮革具備“呼吸”功能，將其應(yīng)用在汽車設(shè)計(jì)中不僅能幫助我們有效節(jié)約制造成本，而且還能充分確保乘客在行駛的汽車?yán)锸冀K保持背部放松，給人一種十分舒適的感覺。

2.5碳纖維材料

碳纖維又叫做碳化纖維，它是一種由以碳纖維多層復(fù)合而成的新型環(huán)保材料，由于碳纖維密度較低等優(yōu)良性能，它被應(yīng)用在民用汽車設(shè)計(jì)中也變得越來越常見。對(duì)于汽車設(shè)計(jì)師而言，碳纖維材料就像是可塑性極強(qiáng)的一塊橡皮泥，它的結(jié)構(gòu)與性能都頗具可設(shè)計(jì)性。與普通金屬相比，碳纖維在重量上要輕于他們至少三分之二，同時(shí)碳纖維材料的抗拉性又比一般金屬要高出許多，因而我們?cè)谑褂锰祭w維材料來進(jìn)行汽車部件的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要先對(duì)其成型原理加以了解，并根據(jù)其自身特性將碳纖維編制為布面，在具體加工時(shí)運(yùn)用模具根據(jù)纖維方向?qū)⑻祭w維布進(jìn)行交錯(cuò)放置，一層層進(jìn)行疊加，而后進(jìn)行粘粘。疊加粘粘完成后再使用烤箱對(duì)碳纖維面料進(jìn)行壓縮與強(qiáng)化，直到最終形成光亮平滑的碳纖維面板。如寶馬早在2013年就設(shè)計(jì)出了一款全部由碳纖維外殼所打造而成的汽車即寶馬VISion概念車，這輛車的車身幾乎全部由碳纖維構(gòu)成，其底盤為全電池底盤。由于碳纖維不僅重量輕，它還具有一定的抗撕裂性，所以將碳纖維應(yīng)用在制作汽車外殼上會(huì)使得外殼變得結(jié)實(shí)又輕便，同時(shí)又具備一定的抗擠壓性。碳纖維材料另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是能針對(duì)局部進(jìn)行修補(bǔ)，也就是說假如車身某部分遭受到了損壞，那么我們只需利用特殊工具將受損部位切割掉，再根據(jù)汽車原部件的制作方式進(jìn)行粘粘就可以，而后再進(jìn)行必要的打磨，如此一來受損部位就會(huì)“消失不見”。正是由于碳纖維的安全性能極強(qiáng)，因此目前我們看到大多數(shù)賽車比賽所選用的賽車都會(huì)使用碳纖維來制作駕駛室保護(hù)裝置，起到減輕發(fā)生比賽事故時(shí)對(duì)駕駛員所造成的傷害的作用。

3結(jié)束語

綜上所述，由于環(huán)保新材料自身使用性能良好，所需成本較低，最重要是具備一定的環(huán)保性，這與我們所追求的可持續(xù)發(fā)展課題息息相關(guān)，因而相信在今后，在汽車設(shè)計(jì)中盡可能多的應(yīng)用環(huán)保新材料將是大勢(shì)所需。而我們?cè)趹?yīng)用環(huán)保新材料時(shí)，不應(yīng)受限于上述提及的汽車內(nèi)飾等幾個(gè)方面，而是要從多個(gè)方面入手，真正實(shí)現(xiàn)汽車設(shè)計(jì)環(huán)?；?/p>

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作者:孫艷 張二勇 單位:江蘇省連云港工貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校連云港創(chuàng)新儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備制造有限公司