汽车内饰轻量化工艺研究（设计原则、材料选择、工艺原理）

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来源：

《科技创新与应用》

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1. 内饰轻量化的设计原则

1.1 美观舒适原则

汽车的内饰设计直接影响到驾驶员及车上乘客的舒适度， 因此汽车内饰的美观度是我们在进行购车时选择的一个重要方面。汽车内饰的轻量化设计的一个原则就是美观舒适。汽车内饰的轻量化设计是在保证汽车基本的性能和乘客的基本需求上开展的， 所以在设计时我们应该遵循美观舒适的原则，保证车内空间的宽敞，注重内饰的色彩搭配， 保证乘客愉悦放松的心情。

1.2 防火环保原则

防火与环保是汽车内饰轻量化设计时需要注意的两个基本的原则。防火的材料设计不仅使汽车的内饰设计更安全，而且实用性也会更强，减少很多更换、修理的麻烦。这就要求汽车内饰轻量化设计的材料要具备基本的防火阻燃性能， 可以在一定程度上预防火灾的发生，如果火灾真的发生，阻燃的材料也可以延缓火灾的蔓延，安全性更强。另外就是内饰设计的环保性，绿色环保是社会各行各业发展的基本理念， 汽车内饰的轻量化的环保设计不仅满足了当今社会环保的理念， 而且通过杜绝有毒有害材料的应用， 来确保了车内乘客的身体健康。

1.3 强度安全原则

汽车内饰的轻量化就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下尽量的减小汽车内饰的整体质量， 强度和安全性是保证汽车正常行驶的安全和制动要求。所以说，强度和安全性保障是汽车内饰轻量化设计的一个基本的原则。这一原则不仅要求内饰的材料本身的强度要符合要求， 而且要求基本的设计可以作为其他额外装饰的载体， 可以满足一定的负荷要求。除了承载的强度之外，我们对于内饰设计的安装强度也有着一定的要求， 最基本的就是要能承受车辆高速运行过程中产生的冲击载荷，强度和稳定性都能符合要求 [1] 。

2. 轻量化材料的选择

2.1 Nomex酚醛蜂窝复合材料

Nomex是一种间位芳纶，是由美国杜邦公司生产的轻量化的环保材料。Nomex 蜂窝是由Nomex纸，经施胶粘接、浸胶拉格、固化而形成的板材。

其主要的特点为：质量轻、强度高，应用与汽车内饰设计， 可以满足我们对于汽车内饰强度的基本要求。而且这种材料具有较好的阻燃和环保的性能，有良好的自熄性， 符合我们对于汽车内饰轻量化设计的防火和环保性要求。

此外，Nomex 蜂窝材料的高温稳定性良好，不易形变，且可塑性良好，我们可以根据内饰设计的实际需要而将其设计成不同的性状。另外就是材料具有一定的耐腐蚀性，使用寿命较长，可以满足经济性的要求。

我们提到的Nomex酚醛蜂窝复合材料实际上指的是Nomex芬醛蜂窝与玻璃纤维树脂复合而成的“三明治”夹心材料，这种“三明治”的结构类似于工程施工中使用的工字钢的受力结构， 其受力的大小与材料的厚度、质量都有关系，所以在汽车轻量化设计时可以根据实际情况对材料的相关参数进行设定。

2.2 玻璃纤维夹层复合材料

玻璃纤维夹层复合材料也是一种在汽车内饰轻量化设计中较为常见材料。这种材料也是一种夹层的复合材料，但其与Nomex 酚醛蜂窝复合材料的本质差别在于材料的性质不同，该材料的主体为玻璃纤维和树脂。

夹层的结构是这样构成的：上下两层为玻璃纤维与不饱和的聚酯树脂混合材料， 而阻燃的低密度泡沫处于中间的夹层位置。轻量化的设计正是隐藏在这样简单的三层结构中，无论压得在紧密，中间层与上下两层之间总是有一定的空隙， 这空隙就可以起到一定的缓冲作用，从而有增加材料的刚度与可塑性，满足我们对于汽车内饰轻量化设计的要求。

2.3 镁合金材料

镁是实用金属材料中密度最小的， 所以镁合金作为一种重要的合金材料，已经被应用于汽车内饰轻量化的设计中。镁合金材料最大的特点就是密度小， 其次， 它的比强度大， 散热性好，承受冲击荷载的能力强，而且镁合金材料的合成和加工技术日趋成熟， 镁合金材料已经成为汽车内饰轻量化设计的首选材料。

但是，由于成本问题，目前镁合金材料仍然没有像铝合金材料一样应用的很广泛， 所以说，大力发展炼镁的相关技术，也是发展汽车轻量化的关键。

2.4 碳纤维棉防寒材料

碳纤维是一种新型的纤维材料， 它的质量较轻， 但是强度却高于钢铁材料，而且与传统的玻璃纤维相比， 碳纤维的耐腐蚀性较好。碳纤维应用于汽车轻量化的设计主要是体现在对车体的防寒，可以取代传统的防寒材料， 因为其质量较轻， 则可以减少一半的质量，而且碳纤维的环保性能较好， 满足应用材料的环保性要求。

3. 内饰轻量化注塑的相关工艺

3.1 EIPP微发泡注塑工艺

3.1.1 微发泡注塑工艺的优点

微发泡注塑成型工艺是一项革新的精密注塑工艺， 其应用于汽车内饰轻量化设计有很多的优势，首先，微发泡注塑工艺可以精确的控制尺寸。它可以在误差允许范围内保证部件的尺寸稳定性，有对比的研究显示，微发泡成型工艺的制品与传统注塑工艺的制品相比，其具有较强的控制尺寸的能力。另外，微发泡注塑成型工艺还可以改善产品的变形情况，防止填料的不均匀收缩而导致的形变。而该工艺应用于汽车内饰轻量化设计最主要的原因就是它可以减轻质量， 而且保证材料的强度可以满足设计要求。

3.1.2 原理

微发泡注塑成型工艺主要就是依靠气孔的膨胀来填充制品， 整个成品的而成型过程是在一个较低且平均的而压力下注入压制完成的。微发泡注塑成型工艺的流程较为简单，首先就是需要将超临界的流体融到塑料主体材料的溶胶中， 然后再通过高压喷射装置将混合好的溶胶材料喷入模具中， 形成微发泡。而后，随着模具中的压力和温度趋于稳定，模具中的微泡处在一个相对稳定的状态下,至此，注塑工艺基本完成。

3.2 薄壁注塑工艺

3.2.1 优点

薄壁注塑工艺是汽车内饰轻量化设计的一项重要的塑料成型工艺， 其应用在汽车轻量化设计中不仅满足了“轻量化”的要求，而且还符合了环保的要求。薄壁注塑成型工艺的最主要优点就是实现了塑料的“薄”，在满足了使用性能的基础上使用的塑料原料较少， 既降低了成本， 又减轻了质量，满足汽车内饰轻量化设计的基本要求以及环保性的要求， 而且工艺相对简单，可行性强。

3.2.2 原理

汽车内饰零部件的薄壁注塑与普通塑料制品的成型工艺不同，普通的塑料制品工艺的模具已经标准化， 而零部件的注塑需要按照具体的设计要求进行设计， 其中模具的设计是一项重要的内容。模具的材料一定要选择强度较大的，否则难以承受注塑时较大的压力，因为薄壁材料的壁厚较小，所以模具尺寸的控制应该更精确。在实际的注塑时，因为壁厚较薄，可供材料流动的空间较小，所以我们要选择较高的工作压力，并采用高射速，较快的完成成型。

4. 结束语

综上所述， 汽车内饰轻量化设计是通过减轻汽车的整体质量，来达到降低能耗的效果，满足现代社会环境保护和可持续发展的理念和社会要求。但是汽车的轻量化设计必须要遵循一定的原则， 以实现较好的设计效果， 汽车的轻量化设计中， 材料的选择是关键，我们应该采用一些密度小，强度大且环保性能良好的材料，对于必须要使用的塑料材料，我们应该尽量优化其成型工艺，以达到轻量化和环保型的效果。

END