2020 Corvette C8: шедевр композитной инженерии

Ранее в этом году первая партия восьмого поколения Chevrolet Corvette спортивных автомобилей (C8) от General Motors Co. (GM, Детройт, штат Мичиган, США) сошла с конвейера завода GM в Боулинг-Грин, штат Кентукки, США. Описываемый как «самый быстрый, самый мощный базовый Corvette» в 67-летней истории модели, это также самый композит-насыщенный Corvette и первый с конфигурацией с двигателем с المركزية. Не только 2020 Corvette Stingray красива и быстра, но она также наполнена множеством люксовых функций. Однако не позволяйте хорошему внешнему виду и быстрым временам на трассе обмануть себя: здесь много композитных инноваций. Двухчастовое покрытие CW использования композитов в этом автомобиле началось в выпуске июля 2020 года. Это часть 2.

Кузовная структура: часть B

Новый Corvette имеет не один, а два багажника, которые вместе вмещают 12,6 куб. фут / 0,36 куб. м груза. Оба багажника производятся из 42 масс.% рубленого стекловолокна/винил-эфир-ненасыщенный полиэстер (VE-UP) смола, но используют разные процессы, диктуемые геометрией и механическими требованиями. Передний багажник (frunk) — компрессионно-формованный 0,95 удельный вес (SG) «float» листовое формовочное компаунд (SMC), в то время как задний багажник формируется через проприетарный процесс PRiME (Prepositioned Reinforcement ensuring Manufacturing Excellence), вариант жидкого компрессионного формования (LCM). Float SMC и процесс PRiME были разработаны процессором Molded Fiber Glass Co. (MFG, Аштабула, штат Огайо, США). MFG произвёл все структурные SMC и LCM-детали на автомобиле.

«Хотя оба пространства характеризуются мелкозатопными, длинными стенами, frunk меньше заднего багажника и мог быть компрессионно-формован», — объясняет Крис Базела, ведущий инженер кузовной структуры Corvette. «Задний багажник нуждался в более высокой механической производительности и был сложной геометрией для заполнения SMC зарядом. Поскольку процесс PRiME позволяет нам менять длину волокна, мы могли использовать более длинное предварительно позиционированное армирование в нашем преформе. Течение смолы [не стекла] оказалось лучшим подходом».

Хитроумная инженерия и новый материал были ключевыми для охлаждения двигателя C8. Множество первичных путей охлаждения (задние впуски за каждой дверью, вентиляция передних крыльев и внешние охлаждающие впуски) питают высоко сложные впускные каналы, которые направляют воздух через автомобиль и через двигатель, перед выбросом через алюминиевые решётчатые вентиляции и SMC апплике на обеих сторонах стеклового перегородки, демонстрирующей двигатель Corvette. Апплике сделаны из MFG float (0,95-SG) SMC (рубленое стекло/UP-VE смола). Низкое содержание летучих органических соединений (VOC), материал снижает выбросы и устраняет необходимость резонанторов на задних впускных каналах, одновременно снижая стоимость и массу (2,4 кг) по сравнению с альтернативными технологиями.

Массивная, видимая клиентом задняя оцеловательная рама — 64 на 69 на 24 дюйма (163 на 175 на 61 см) — окружающая заднюю половину пассажирского отсека — компрессионно-формована в устойчивом 1,2-SG SMC. Этот гибридно-армированный материал содержит углеродное волокно на 15% объёмной доли волокна (FVF) и стекловолокно на 30% FVF, с низко-VOC UP смолой, сформулированной для выдержки тепла двигательного отсека. Рама формирует размерный фундамент для всех задних внешних и внутренних панелей, но гибкий дизайн позволяет использовать её для нескольких вариантов модели. Благодаря значительной консолидации деталей, вторичные крепления были устранены, увеличив внутреннее пространство, снижая шум/вибрацию/жесткость (NVH), обеспечивая лучшую структуру кузова и герметичность, улучшая видимость заднего люка и снижая массу (15%) и стоимость по сравнению с исходящей рамой. «Учитывая размер этой детали, который почти 6 на 6 футов в высоту и 2 фута в глубину, нам фактически пришлось заставить материал течь вверх в форме, так что мы все немного волновались на первом закате», — вспоминает Базела.

Также интересен перегородка (средняя рама окна), которая была кастомно сформулирована MFG для решения проблем высокого тепла и шума, поскольку эта часть каюты находится прямо над V8 двигателем. Стекловолокнистое армирование в сочетании с бериллиевым графитовым наполнителем в низко-VOC VE-UP смоле так эффективно гасит передачу звука в пассажирский отсек, что устранило необходимость вторичных мер по шумоизоляции. Это, в свою очередь, снизило затраты, увеличило внутреннее пространство и комфорт пассажиров, и улучшило герметичность кузова и NVH. «С удельным весом 2,2, это первая композитная деталь, которую меня просили добавить массу, а не убрать», — смеётся Базела.

Замки и обшивка

Внешние кузовные панели все склеены (внутренние/внешние), покрашены, устойчивые 1,2-SG SMC (22-28% FVF стекловолокно/UP смола, в зависимости от компонента) от Continental Structural Plastics (CSP), компания Teijin Group (Аубёрн Хиллс, штат Мичиган, США). Болтированием композитных замыков GM достигает агрессивного стиля C8, аэродинамики и функциональной интеграции охлаждения, с стоимостно-эффективным облегчением на нескольких вариантах модели с общими деталями. Все кузовные панели покрашены встроенно на «skuk системе» в позиции автомобиля, используя инновационный роботизированский процесс влажного шлифовки Боулинг-Грина.

Другая инновация включает использование одно-компонентного, тиксотропного силиконового эластомерного пенообразного прокладки, наносимой на обратную сторону SMC служебных дверей, расположенных в заднем багажнике (одна на купе, две на кабриолете), и позволяющих клиенту доступ к системе воздушного фильтра. Благодаря близости к двигательному отсеку, высокопроизводительная пена-на-месте (FIP) эластомер (Silastic 3-8186 от Dow, Inc., Мидленд, штат Мичиган, США) была специфицирована для выживания непрерывных рабочих температур до 392°F/200°C при обеспечении долговечной герметичности с отличной устойчивостью к компрессионному сету, даже после повторных циклов открытия/закрытия. GM сообщает, что большинство других вырезанных пен и прокладок либо расплавились бы, либо разрушились бы при непрерывном воздействии таких температур. После дозирования наносимая прокладка термически обрабатывается при 167°F/75°C в течение 10 минут для расширения пены, устраняя затраты и отходы на вырезание. Двери сами из устойчивого SMC (42% FVF стекло в VE-UP матрице). Тепловые экраны, произведённые Gentex Corp. (Карбондейл, штат Пенсильвания, США) с использованием тепло- и абразивностойких алюминиевых Кевлярных арамидных тканей (волокно от DuPont de Nemours, Inc., Уилмингтон, штат Делавэр, США), обеспечивают дополнительную термическую защиту внутренностям дверей.

GM также использовала свою вторую генерацию полностью автоматизированной точной системы балансировки колёс на C8. Разработанная с The 3M Co. (Сент-Пол, штат Миннесота, США) и ESYS Automation (Аубёрн Хиллс, штат Мичиган, США), высокоплотные (5,8-SG) композитные грузики колёс с адаптированными магнитными свойствами заменили традиционные штампованные металлические грузики в покрашенной стали, цинке или свинце, которые имеют конкретную массу и должны наноситься вручную на колёса. Новая система использует большие катушки экструдированной ленты с клеевой основой, содержащие 67% по объёму пост-индустриальной, коррозионно-стойкой, полностью перерабатываемой стальной легировки в флюорополимерной базе. Автоматизированная система исследует каждое колесо, затем режет и наносит 맞춤ные сегменты ленты в меньших, более точных приращениях для улучшения езды и снижения износа шин. Она также сокращает время сборки и стоимость, упрощает инвентарь, устраняет лом и труд и предлагается в большем количестве цветов, чем металлические грузики.

Крыши купе доступны в трёх уровнях отделки: покрашенный, низкой плотности устойчивый SMC (от CSP); прозрачный, твёрдо-покрытый поликарбонат (PC); и прозрачно-покрытый/видимый-узор углеродно-волокнистый композит с покрашенными краями (от deBotech Inc., Мурсвилл, штат Северная Каролина). CSP также поставляет несколько классных А, устойчивых 1,2-SG SMC панелей для кабриолетных съёмных кровельных систем.

Другие внешние обшивки включают покрашенный термопластичный полиолефин (TPO) передний фасад верхний и нижний, последний с интегрированными каналами для направления воздуха к тормозам (пакет Z51 только) и внешним теплообменникам. Внешняя решётка и вентиляция охлаждения тормозов — покрашенный акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS).

Верхний задний фасад — moulé-в-цвет (MIC) TPO, но нижняя сборка заднего фасада — класс А покрашенный, 1,2-SG SMC (стекло/UP смола), из-за близости детали к горячим выхлопным наконечникам. Отличная механическая производительность SMC позволила GM спроектировать неподдерживаемый короткий задний оверхэнг и использовать большие интервалы между креплениями без провисания. SMC также эффективно распределяет нагрузки по большей площади при низкоскоростных задних столкновениях, чем термопластики. Кронштейны и задние датчики парковки склеены к SMC. Это, как говорится, первый раз, когда SMC бамперные фасады используются на высокообъёмных автомобилях.

Задний люк апплике включают покрашенный PC/ABS для верхней панели, SMC с алюминиевой сеткой для боковых вентиляций и SMC нижний апплике для термической нагрузки прямо над двигателем. Эти SMC панели производятся LyondellBasell's Quantum Composites Inc. (Бэй-Сити, штат Мичиган, США). Ручки открывания дверей — PC/ABS, в то время как задний впуск воздуха — SMC. Базовая модель имеет дугово-формованный покрашенный ABS спойлер и задняя воздухо-выходная решётка — литьё под давлением покрашенный ABS. A-колонна и верхние апплике — покрашенный ABS, как и колпачки боковых зеркал и решётки радиаторных впусков. В зависимости от пакета опций, устойчивый SMC передний подкрылок и либо дугово-формованный TPO, либо углеродно-волокнистый композитный передний сплиттер/диффузор — прозрачно-покрытый/видимый-узор углерод/эпоксид, произведённый deBotech с препрегом от Solvay Composite Materials (Альфаретта, штат Джорджия, США) — вносят дополнительную аэродинамическую стабильность. Задний диффузор в устойчивом SMC соединяется с SMC нижним задним фасадом в классе А покрашенный SMC от MFG.

Премиальный углеродно-волокнистый пакет отделки включает различные прозрачно-покрытые/видимые-узор углеродно-волокнистые акценты внутри и снаружи, включая колпачки зеркал, вставку передней решётки, передний сплиттер, аксессуарное крыло, крышки двигательного отсека, внутренние плиты переключателей дверей, пороговые молдинги, ободок приборной панели, накладки ручек дверей, четверть-апплике и пластину управления ездой. Эти компоненты производятся deBotech, SMI Composites LLC (Комер, штат Джорджия, США) и Plasan Carbon Composites (Вайкспорт, штат Мичиган, США).

Продвижение технологии

2020 Corvette уже выиграла многие престижные отраслевые награды, включая 2020 MotorTrend Car of the Year, 2020 Automotive News PACE (Premier Automotive supplier Contributions to Excellence) Partnership Award, и несколько наград от Society of Plastics Engineers (SPE), включая 2019 Vehicle Engineering Team Award. «Хотя новая архитектура Stingray с центральным двигателем доминировала в заголовках, неважно, где двигатель — перед водителем или за ним — на протяжении восьми поколений Corvettes всегда продвигали передовые технологии автомобильных материалов», — добавляе Тэд Жехтер, исполнительный главный инженер Global Corvette. «Продвижение технологии — в сердце того, что мы делаем».