복합 재료 집약적인 걸작:2020년형 콜벳, 2부

올해 초 8세대 Chevrolet Corvette General Motors Co.(GM, Detroit, Mich., GM)의 스포츠카(C8s)가 미국 켄터키주 볼링 그린(Bowling Green)의 조립 라인에서 출고되었습니다. "가장 빠르고 강력한 엔트리 Corvette " 이 모델의 67년 역사에서 가장 복합재 집약적인 Corvette , 그리고 최초로 미드 엔진 구성을 특징으로 합니다. 2020년 Corvette Stingray 뿐만 아니라 아름답고 빠르지 만 고급 기능이 많이 있습니다. 그러나 멋진 외모와 빠른 트랙 시간에 속지 마십시오. 이 자동차에는 많은 복합 재료 혁신이 있습니다. CW 이 차량의 복합 재료 사용에 대한 2부 기사는 2020년 7월호에서 시작되었습니다. 2부입니다.

신체 구조:파트 B

새로운 콜벳 12.6입방피트/0.36입방미터의 화물을 실을 수 있는 트렁크가 하나가 아니라 두 개 있습니다. 두 줄기 모두 42중량%의 잘게 잘린 유리 섬유/비닐 에스테르-불포화 폴리에스터(VE-UP) 수지로 생산되지만 형상 및 기계적 요구 사항에 따라 다른 공정을 사용합니다. 전면 트렁크(프랭크 )는 0.95 비중(SG) "플로트" 시트 몰딩 컴파운드(SMC)로 압축 성형되는 반면, 후면 트렁크는 액체 압축 성형(LCM) 변형인 독점 PRIME(Prepositioned Reinforcementkeeping Manufacturing Excellence) 프로세스를 통해 형성됩니다. float SMC와 PRIME 공정은 Molded Fiber Glass Co.(MFG, Ashtabula, Ohio, U.S.)에 의해 개발되었습니다. MFG는 자동차의 모든 구조적 SMC 및 LCM 부품을 생산했습니다.

“두 공간 모두 얕고 긴 벽이 특징이지만 프랭크 뒤쪽 트렁크보다 작고 압축 성형이 가능합니다."라고 Corvette의 Chris Basela가 설명합니다. 신체 구조 수석 엔지니어. “리어 트렁크는 더 높은 기계적 성능이 필요했고 SMC 충전으로 채우기에는 힘든 형상이었습니다. PRIME 공정을 통해 섬유 길이를 변경할 수 있기 때문에 프리폼에 미리 배치된 더 긴 보강재를 사용할 수 있습니다. 유리가 아닌 수지를 흐르게 하는 것이 가장 좋은 방법임을 입증했습니다.”

영리한 엔지니어링과 신소재는 C8 엔진 냉각의 핵심이었습니다. 여러 개의 기본 냉각 경로(각 도어 뒤의 후면 흡입구, 앞 조타실 통풍구 및 외부 냉각 흡입구)는 차량 양쪽의 알루미늄 메쉬 통풍구와 SMC 아플리케를 통해 배출되기 전에 차량과 엔진을 가로질러 공기를 보내는 매우 복잡한 유도 덕트에 공급합니다. Corvette을 보여주는 유리 파티션 엔진. 아플리케는 MFG의 플로트(0.95-SG) SMC(잘게 잘린 유리/UP-VE 수지)로 만들어집니다. 휘발성 유기 화합물(VOC)이 적은 이 재료는 배출물을 줄이고 후방 유도 덕트의 공진기가 필요하지 않은 동시에 대체 기술에 비해 비용과 질량(2.4kg)을 줄입니다.

고객이 볼 수 있는 거대한 후면 서라운드 프레임 — 64 x 69 x 24인치(163 x 175 x 61센티미터) — 승객실의 후면 절반을 감싸는 압축 성형 강화된 1.2-SG SMC에서. 이 하이브리드 강화 소재는 15% FVF(섬유 부피 분율)의 탄소 섬유와 30% FVF의 유리 섬유, 낮은 VOC UP 수지를 사용하여 엔진 베이 열을 견디도록 만들어졌습니다. 프레임은 모든 후면 외부 및 내부 패널의 치수 기반을 형성하지만 유연한 디자인을 통해 여러 모델 변형에 사용할 수 있습니다. 상당한 부품 통합 덕분에 2차 부착물이 제거되어 내부 패키지 공간이 증가하고 NVH(소음/진동/가혹성)가 감소하고 차체 구조 및 밀봉 성능이 향상되었으며 후면 해치 가시성이 향상되고 중량(15%)과 비용이 감소했습니다. 나가는 프레임. Basela는 이렇게 회상합니다. "높이가 거의 6x6피트이고 깊이가 2피트인 이 부품의 크기를 감안할 때 우리는 실제로 재료가 몰드에서 위쪽으로 흐르도록 만들어야 했기 때문에 우리 모두는 첫 번째 샷에서 약간 걱정했습니다."라고 Basela가 회상합니다.

마찬가지로 흥미로운 것은 MFG에서 높은 열 및 소음 문제를 해결하기 위해 맞춤 제작한 격벽(중간 창 프레임)입니다. 캐빈의 이 부분이 V8 엔진 바로 위에 있기 때문입니다. 저 VOC VE -UP 수지의 베릴륨 흑연 충전재와 결합된 유리 섬유 강화재는 실내로의 소리 전달을 매우 효과적으로 억제하여 2차 방음 대책의 필요성을 제거했습니다. 결과적으로 비용 절감, 내부 패키지 공간 및 승객의 편안함 증가, 차체 밀봉 및 NVH 개선. "비중이 2.2인 이 부품은 제가 처음으로 질량을 빼지 않고 추가하라는 요청을 받은 합성 부품입니다. ," 바젤라가 웃는다.

마감 및 장식

외부 차체 패널은 모두 접착(내부/외부), 도색, 강화된 1.2-SG SMC (22-28% FVF 유리 섬유/UP 수지, 구성 요소에 따라 다름) Teijin Group 회사인 Continental Structural Plastics(CSP)(Auburn Hills, Mich., U.S.). GM은 복합 소재 클로저에 볼트로 고정함으로써 C8의 공격적인 스타일링, 공기역학 및 기능적 냉각 통합을 달성하고 공통 부품을 사용하는 여러 모델 변형에서 비용 효율적인 경량화를 달성합니다. 모든 차체 패널은 Bowling Green의 혁신적인 로봇 습식 샌딩 프로세스를 사용하여 차량 위치의 "skuk 시스템"에서 인라인으로 도색됩니다.

또 다른 혁신은 리어 트렁크(쿠페에 1개, 컨버터블에 2개)에 위치한 SMC 서비스 도어의 뒷면에 적용된 1액형 요변성 실리콘 엘라스토머 폼 개스킷의 사용과 관련되며 고객이 공기에 접근할 수 있도록 합니다. 필터 시스템. 엔진 베이에 근접하기 때문에 고성능 FIP(foam-in-place) 엘라스토머(미국 미시간주 미들랜드 소재 Dow, Inc.의 Silastic 3-8186)는 최대 392°C의 연속 사용 온도를 견디도록 지정되었습니다. °F/200°C의 온도에서 열림/닫힘을 반복한 후에도 우수한 압축 변형 저항으로 내구성 있는 밀봉을 제공합니다. GM은 대부분의 다른 다이컷 폼과 개스킷이 이러한 온도에 지속적으로 노출되면 녹거나 분해될 것이라고 보고합니다. 디스펜싱 후 적용된 개스킷은 167°F/75°C에서 10분 동안 열처리되어 폼이 팽창하므로 다이 커팅 비용과 낭비가 없습니다. 도어 자체는 강화된 SMC(VE-UP 매트릭스의 42% FVF 유리)입니다. Gentex Corp.(미국 펜실베니아주 카본데일)에서 생산한 열 차단재는 열 및 내마모성 알루미늄 처리된 Kevlar 아라미드 직물(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재 DuPont de Nemours, Inc.의 섬유)을 사용하여 도어 내부에 추가 기능을 제공합니다. 열 보호.

GM은 또한 C8에 2세대 완전 자동화 정밀 휠 밸런스 시스템을 사용했습니다. 3M Co.(미국 미네소타주 세인트폴) 및 ESYS Automation(미국 미시간주 Auburn Hills)과 함께 개발한 맞춤형 자기 특성을 가진 고밀도(5.8-SG) 복합 휠 웨이트는 기존의 스탬프 금속 웨이트를 대체했습니다. 특정 질량을 갖고 바퀴에 손으로 적용해야 하는 도장된 강철, 아연 또는 납에서. 새로운 시스템은 67% 부피의 산업화 이후 부식 방지, 완전히 재활용 가능한 강철 합금을 플루오로폴리머 베이스에 포함하는 접착 백킹이 있는 압출 테이프의 대형 스풀을 사용합니다. 자동화 시스템은 각 휠을 검사한 다음 맞춤형 중량 테이프 세그먼트를 더 작고 정밀한 증분으로 절단 및 적용하여 승차감을 개선하고 타이어 마모를 줄입니다. 또한 조립 시간과 비용을 줄이고 재고를 단순화하며 스크랩 및 노동력을 제거하고 금속 중량보다 다양한 색상으로 제공됩니다.

쿠페 루프는 세 가지 트림 레벨로 제공됩니다. 페인트칠, 저밀도 강화 SMC(CSP); 투명하고 하드 코팅된 폴리카보네이트(PC); 가장자리가 칠해진 투명 코팅/노출 직조 탄소 섬유 복합재(deBotech Inc., Mooresville, N.C.). CSP는 또한 컨버터블 모델 개폐식 지붕 시스템을 위한 여러 클래스 A, 강화 1.2-SG SMC 패널을 공급합니다.

기타 외부 트림 패널에는 상부 및 하부에 페인트칠된 열가소성 폴리올레핀(TPO) 전면 페시아가 포함되며, 후자는 공기를 브레이크(Z51 패키지만 해당) 및 외부 열교환기로 보내는 통합 덕트가 있습니다. 외부 그릴과 브레이크 냉각 통풍구는 ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)로 도색되어 있습니다.

상부 후면 근막은 컬러 몰드(MIC) TPO이지만 하부 후면 근막 어셈블리는 부품이 뜨거운 배기 팁에 매우 가깝기 때문에 클래스 A 도색, 1.2-SG SMC(유리/UP 수지)입니다. SMC의 뛰어난 기계적 성능을 통해 GM은 지지되지 않는 짧은 후면 오버행을 설계할 수 있었습니다. 늘어짐 없이 부착물 사이에 더 큰 간격을 사용합니다. SMC는 또한 열가소성 수지보다 저속 후방 충돌 시 더 넓은 영역에 걸쳐 하중을 효율적으로 분산시킵니다. 브래킷과 후방 주차 지원 센서는 SMC에 결합됩니다. SMC 범퍼 페시아가 대용량 차량에 적용된 것은 이번이 처음이라고 합니다.

후면 해치 아플리케는 상부 패널을 위한 도색된 PC/ABS, 측면 통풍구용 알루미늄 메쉬가 있는 SMC 및 엔진 바로 위에 열 부하를 수용하기 위한 SMC 하부 아플리케를 특징으로 합니다. 이 SMC 패널은 LyondellBasell의 Quantum Composites Inc.(Bay City, Mich., U.S.)에서 생산합니다. 도어 핸들 해제 스위치는 PC/ABS이고 후면 공기 흡입구는 SMC입니다. 기본 자동차는 블로우몰딩 및 도장된 ABS 스포일러를 자랑하며 후면 공기 출구 그릴은 사출 성형 도장된 ABS입니다. A-필러와 헤더 아플리케는 ABS로 도색되어 있으며 외부 사이드 미러 캡과 라디에이터 인렛 그릴도 마찬가지입니다. 옵션 패키지에 따라 강화된 SMC 프론트 언더윙 및 블로우몰딩된 TPO 또는 탄소 섬유 복합 프론트 스플리터/디퓨저 - DeBotech에서 Solvay Composite Materials(Alpharetta, Ga., US) — 추가적인 공기역학적 안정성을 제공합니다. 강화된 SMC의 리어 디퓨저는 MFG의 SMC를 도색한 클래스 A의 SMC 하부 리어 페시아와 짝을 이룹니다.

프리미엄 탄소 섬유 트림 패키지는 미러 캡, 프론트 그릴 인서트, 프론트 스플리터, 액세서리 윙, 엔진룸 커버, 내부 도어 스위치 플레이트, 로커 몰딩, 계기판을 포함하여 안팎으로 다양한 투명 코팅/가시적인 직조 탄소 섬유 액센트를 제공합니다. 패널 클러스터 베젤, 도어 핸들 커버, 쿼터 아플리케 및 라이드 컨트롤 플레이트. 이러한 구성 요소는 deBotech, SMI Composites LLC(미국 조지아주 코머) 및 Plasan Carbon Composites(미국 미시간주 Wixom)에서 생산됩니다.

첨단 기술

2020 콜벳 2020 MotorTrend Car of the Year, 2020 Automotive News PACE(Premier Automotive Supplier Contributions to Excellence) Partnership Award 및 2019 Vehicle Engineering Team Award를 비롯한 SPE(Society of Plastics Engineers)의 여러 상을 포함하여 이미 많은 권위 있는 업계 상을 수상했습니다. . “새로운 Stingray 미드 엔진 아키텍처는 8세대 동안 엔진이 운전자 앞이든 뒤이든 상관없이 헤드라인을 지배했습니다. Corvettes Global Corvette의 수석 엔지니어인 Tadge Juechter는 이렇게 덧붙입니다. "기술 발전은 우리가 하는 일의 핵심입니다."