汽车内外饰设计实战手册：传统轻量化技术

针对传统内外饰零部件产品，轻量化途径主要有采用低密度材料、优化产品结构、降低产品壁厚或者使用先进的成形工艺如微发泡等，在未来较长一段时间主要的轻量化技术和零部件由薄壁化保险杠、纤维注射棉毡技术、微发泡技术等。

1.薄壁保险杠

通常保险杠蒙皮出于高安全系数的考虑，其典型壁厚基本定义为3.0mm，最低仍达到了2.8mm。近年来，日系车更多考虑到降低燃油消耗，它的多款车型保险杠设计的实际零件壁厚已经达到了2mm，如马自达CX-5，且仍有下降趋势。而已知的国内自主品牌汽车的塑料件的最薄壁厚为2.6mm。薄壁保险杠呈现的材料特性是高模量、高韧性、高熔指。其中高模量是为了满足制件减薄后的刚性要求，高韧性是为了满足零件碰撞或者模拟碰撞试验的要求，这也是保证保险杠材料所固有的高韧性性能。另外，在壁厚减薄的前提下，材料的加工性能必然要求更高，这就更需要以高熔指作为必要条件，在保证外观的前提下完成材料对模具的填充。因此，这种高模量、高韧性、高熔指材料的配方体系及润滑体系需要同时朝着这三个方向发展。一般来说，与常规保险杠材料相比，在减薄率达到10%的情况下，材料单价成本约提高30%，总体成本提高约7%。保险杠薄壁化后，可缩短保险杠注射成型周期、提高生产效率、还可以简化保险杠背部结构、简化保险杠内部装配程序，而且能提高保险杠尺寸稳定性、提升装配效果。

2.纤维注射棉毡前壁板隔音垫

纤维注射棉毡前壁板隔音垫的工艺步骤：将PET纤维与低熔点纤维开松混合后，纤维吸附到打孔的金属模片上，形成零件雏形，接着用转运模将雏形零件转移到蒸汽真空吸附模具中，使零件成型，然后用冷却模定型，再根据设计要求进行模切。与传统的EVA+PU前壁板隔音垫相比，减重效果明显，减重率在30%以上，吸音性能好，装配性好，贴合度好。

3.微发泡技术

微发泡注射成型工艺是一种革新的精密注射技术。微发泡注射成型工艺突破了传统注射的诸多局限，可显著减轻制件的重量、缩短成型周期，并极大地改善了制件的翘曲变形和尺寸稳定性。在生产高质量要求的精密制品上，微发泡注射成型工艺具有很大的优势。在注射成型领域中，Trexel公司的MuCell微发泡成型工艺表现得尤为突出，也是精密成型技术中发展最快、应用最广泛的成型技术之一。(www.xing528.com)

1）微发泡注射成型工艺可以将制件的生产尺寸精度控制在0.01～0.001mm，有时甚至能够达到0.001mm以下。与传统的注射工艺相比，由该技术生产的制件具有良好的力学性能以及尺寸稳定性，而且制件的尺寸精度和重复精度高，公差范围小。

2）MuCell微发泡成型工艺主要靠气孔的膨胀来填充制品，并在较低且平均的压力下完成制件的成型。微发泡成型可分成三个阶段：首先，将超临界流体（CO₂或N₂）溶解到热融胶中形成单相溶体，并在一定的恒定压力下保持下来；然后，通过开关式射嘴将单相溶体射入温度和压力较低的模具型腔中，形成微发泡产品。由于温度和压力降低引发分子的不稳定性，从而在制品中形成大量的气泡核，这些气泡核逐渐长大生成微小的孔洞。同时可以看到制件的表层还是未发泡的实体层，这是由于模具温度较低，表面树脂冷却迅速，细胞核没有成长的时间而导致的。其优点如下：

①精确控制零件尺寸。MuCell微发泡成型工艺可将制件的公差控制在要求的区间范围内，保证制件的尺寸稳定性。对于模具开发的前阶段，这还能够减少模具设计的反复修改，节约生产成本。

②改善零件翘曲变形。翘曲变形是传统注射生产中常见的较难解决的制品缺陷之一，它主要是制品由于应力和收缩不均匀而产生的。由于在整个MuCell微发泡成型工艺中，制件始终处于平均的压力下，保证了不同位置的均匀收缩，使得这一问题得以解决。以导纸板为例，采用传统的注射工艺所得的实心制件的翘曲变形程度为0.807mm，而采用MuCell发泡成型工艺得到的制件，其翘曲变形程度仅为0.429mm，比前者提高了47%。

③减轻重量，MuCell工艺在减轻重量方面的优势也是显而易见的。选用PBT、填充尼龙和ABS等不同树脂材料来生产制件，该工艺能够在保证制件结构强度不发生很大变化的前提下，将其重量减少10%。