การใช้เทอร์โมพลาสติกคอมโพสิตเสริมใยแก้ว (GMT) ในรถยนต์

เทอร์โมพลาสติกเสริมแผ่นแก้ว (GMT) เป็นวัสดุคอมโพสิตน้ำหนักเบาแบบใหม่ที่ประหยัดพลังงาน โดยมีเทอร์โมพลาสติกเรซินเป็นเมทริกซ์ และแผ่นใยแก้วเป็นโครงกระดูกเสริมแรงปัจจุบันเป็นวัสดุคอมโพสิตที่มีความหลากหลายในการพัฒนาอย่างมากในโลก และถือได้ว่าเป็นหนึ่งในวัสดุใหม่แห่งศตวรรษ

โดยทั่วไป GMT สามารถผลิตผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปแบบแผ่นได้จากนั้นจึงนำไปแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์รูปทรงที่ต้องการโดยตรงGMT มีคุณสมบัติการออกแบบที่ซับซ้อน ทนต่อแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม อีกทั้งยังประกอบและเพิ่มได้ง่ายได้รับการยกย่องในด้านความแข็งแกร่งและความเบา ทำให้เป็นส่วนประกอบทางโครงสร้างในอุดมคติที่จะทดแทนเหล็กและลดมวล

1. ข้อดีของวัสดุ GMT

1) ความแข็งแรงสูง: ความแข็งแรงของ GMT นั้นคล้ายคลึงกับผลิตภัณฑ์ FRP โพลีเอสเตอร์ที่ทำด้วยมือและมีความหนาแน่น 1.01-1.19g/cm3มีขนาดเล็กกว่าเทอร์โมเซตติง FRP (1.8-2.0g/cm3) จึงมีความแข็งแรงจำเพาะสูงกว่า

2) น้ำหนักเบาและประหยัดพลังงาน : น้ำหนักของประตูรถที่ทำมาจากวัสดุจีเอ็มทีสามารถลดลงจาก 26 กก. เหลือ 15 กก. และความหนาของด้านหลังสามารถลดลงได้เพื่อเพิ่มพื้นที่รถการใช้พลังงานเพียง 60% -80% ของผลิตภัณฑ์เหล็กและ 35% -50% ของผลิตภัณฑ์อลูมิเนียม

3) เมื่อเปรียบเทียบกับเทอร์โมเซตติง SMC (สารประกอบการขึ้นรูปแบบแผ่น) วัสดุ GMT มีข้อดีคือ รอบการขึ้นรูปสั้น ประสิทธิภาพการกระแทกที่ดี การรีไซเคิล และรอบการจัดเก็บที่ยาวนาน

4) ประสิทธิภาพการกระแทก: ความสามารถในการดูดซับแรงกระแทกของ GMT สูงกว่า SMC 2.5-3 เท่าSMC เหล็ก และอะลูมิเนียมต่างก็มีรอยบุบหรือรอยแตกร้าวจากแรงกระแทก แต่ GMT ยังคงไม่ได้รับบาดเจ็บ

5) ความแข็งแกร่งสูง: GMT ประกอบด้วยผ้า GF ซึ่งยังคงรักษารูปร่างได้แม้ว่าจะมีแรงกระแทกที่ 10 ไมล์ต่อชั่วโมงก็ตาม

2. การใช้วัสดุ GMT ในสาขายานยนต์

แผ่น GMT มีความแข็งแรงสูงและสามารถทำเป็นส่วนประกอบที่มีน้ำหนักเบาได้ในขณะเดียวกันก็มีอิสระในการออกแบบสูง การดูดซับพลังงานการชนกันที่แข็งแกร่ง และประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดีมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์มาตั้งแต่ปี 1990เนื่องจากความต้องการด้านการประหยัดเชื้อเพลิง ความสามารถในการรีไซเคิล และความง่ายในการประมวลผลยังคงเพิ่มขึ้น ตลาดสำหรับวัสดุ GMT สำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์จะยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง

ปัจจุบันวัสดุ GMT มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ ได้แก่ โครงเบาะนั่ง กันชน แผงหน้าปัด ฝากระโปรง แท่นยึดแบตเตอรี่ แป้นเหยียบ ส่วนหน้า พื้น บังโคลน ประตูหลัง หลังคา ส่วนประกอบสัมภาระ เช่น วงเล็บบังแดด กระบังหน้า ชั้นวางยางอะไหล่ ฯลฯ

1) โครงที่นั่ง
การออกแบบแม่พิมพ์อัดเบาะหลังเบาะนั่งแถวที่สองของรถสปอร์ต Ford Mustang ปี 2015 ของบริษัท Ford Motor Company (ตามภาพด้านล่าง) ได้รับการออกแบบโดยซัพพลายเออร์/ผู้แปรรูปพลาสติกระดับ Tier 1 บริษัท Continental Structural Plastics โดยใช้แม่พิมพ์เทอร์โมพลาสติกแผ่นไฟเบอร์กลาสเสริมใยแก้วทิศทางเดียว 45% ของ Hanwha L&C สำหรับวัสดุคอมโพสิต ( GMT) และ Century Tool & Gage การอัดขึ้นรูปประสบความสำเร็จในการปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัยของยุโรปที่ท้าทายอย่างยิ่ง ECE สำหรับการดูแลรักษาน้ำหนักสัมภาระ

ชิ้นส่วนจำเป็นต้องทำซ้ำ FEA มากกว่า 100 ครั้งจึงจะเสร็จสมบูรณ์ โดยตัดห้าส่วนออกจากการออกแบบโครงสร้างเหล็กก่อนหน้านี้และช่วยลดน้ำหนักได้ 3.1 กิโลกรัมต่อคันด้วยโครงสร้างที่บางกว่าซึ่งยังติดตั้งได้ง่ายกว่าอีกด้วย

2) คานกันการชนด้านหลัง
ลำแสงป้องกันการชนที่ด้านหลังของทูซอนใหม่ของฮุนได (ดูรูปด้านล่าง) ในปี 2015 ทำจากวัสดุ GMTเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเหล็ก ผลิตภัณฑ์จะเบากว่าและมีคุณสมบัติกันกระแทกได้ดีกว่าช่วยลดน้ำหนักยานพาหนะและอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงขณะเดียวกันก็รับประกันประสิทธิภาพที่ปลอดภัย

3) โมดูลส่วนหน้า
Mercedes-Benz ได้เลือกวัสดุเทอร์โมพลาสติกเสริมแรงด้วยผ้า Quadrant Plastic Composites GMTexTM เป็นองค์ประกอบโมดูลส่วนหน้าในรถคูเป้หรู S-Class (ภาพด้านล่าง)

4) แผงป้องกันส่วนล่างของร่างกาย
Quadrant PlasticComposites ใช้ GMTex TM ประสิทธิภาพสูงสำหรับการปกป้องฝากระโปรงใต้ท้องรถสำหรับ Mercedes Off-Road Special Edition

5) กรอบประตูท้าย
นอกเหนือจากข้อได้เปรียบตามปกติของการบูรณาการการใช้งานและการลดน้ำหนักแล้ว ความสามารถในการขึ้นรูปของโครงสร้างประตูท้าย GMT ยังช่วยให้รูปแบบผลิตภัณฑ์ไม่สามารถทำได้ด้วยเหล็กหรืออะลูมิเนียมใช้กับ Nissan Murano, Infiniti FX45 และรุ่นอื่นๆ

6) กรอบแดชบอร์ด
GMT ผลิตแนวคิดใหม่ของกรอบแดชบอร์ดสำหรับใช้กับรถ Ford Group หลายรุ่น ได้แก่ Volvo S40 และ V50, Mazda และ Ford C-Maxคอมโพสิตเหล่านี้ช่วยให้สามารถบูรณาการการทำงานได้หลากหลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยการนำชิ้นส่วนกากบาทของยานพาหนะมาในรูปแบบของท่อเหล็กบางๆ ในการขึ้นรูปเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการแบบเดิม น้ำหนักจะลดลงอย่างเห็นได้ชัดโดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุน

7) ที่ใส่แบตเตอรี่