2020 Corvette C8: Karya Maharsi Rekayasa Komposit

Awal tahun ini, installasi pertama mobil sport Chevrolet Corvette generasi kedelapan (C8) dari General Motors Co. (GM, Detroit, Michigan, AS) keluar dari rangkaian montase GM di Bowling Green, Kentucky, AS. Didefinisikan sebagai "Corvette entri tercepat dan paling kuat" dalam sejarah 67 tahun model, ini juga Corvette yang paling intensif komposit, dan yang pertama memiliki konfigurasi mesin tengah. Tidak hanya 2020 Corvette Stingray indah dan cepat, tetapi juga dilengkapi dengan berbagai fitur mewah. Namun, jangan biarkan penampilan yang baik dan waktu lintasan cepat menipu Anda: ada banyak inovasi komposit pada mobil ini. CW coverage dua bagian tentang penggunaan komposit pada kendaraan ini dimulai dalam edisi Juli 2020. Ini adalah bagian 2.

Struktur badan: bagian B

Corvette baru memiliki tidak satu tetapi dua bak yang, bersama-sama, menampung 12,6 kaki kubik/0,36 meter kubik muatan. Kedua bak diproduksi dalam 42 wt-% serat kaca dicincang/resin vinyl ester-poliestera tidak terpuaskan (VE-UP), tetapi menggunakan proses berbeda yang diuntungkan oleh geometri dan persyaratan mekanis. Bak depan (frunk) adalah sheet molding compound (SMC) "float" 0,95 specific gravity (SG) yang dipres kompresi, sementara bak belakang dibentuk melalui proses PRiME (Prepositioned Reinforcement ensuring Manufacturing Excellence) milik, varian liquid compression molding (LCM). Float SMC dan proses PRiME dikembangkan oleh processor Molded Fiber Glass Co. (MFG, Ashtabula, Ohio, AS). MFG menghasilkan semua bagian struktural SMC dan LCM pada mobil.

"Meskipun kedua ruang tersebut ditandai oleh dinding longgar dangkal, panjang, frunk lebih kecil dari bak belakang, dan dapat dipres kompresi," menjelaskan Chris Basela, insinyur utama struktur badan Corvette. "Bak belakang membutuhkan kinerja mekanis yang lebih tinggi dan adalah geometri yang sulit diisi dengan charge SMC. Karena proses PRiME memungkinkan kami untuk mengubah panjang serat, kami dapat menggunakan penguat preposisi yang lebih panjang dalam preform kami. Mengalirkan resin [bukan kaca] terbukti menjadi pendekatan terbaik."

Rekayasa cerdas dan material baru menjadi kunci untuk pendinginan mesin C8. Beberapa jalur pendingin primer (inlet belakang di setiap pintu, ventilasi rumah roda depan, dan inlet pendingin luar) menyediakan saluran induksi yang sangat kompleks yang mengalirkan udara melalui mobil dan melalui mesin, sebelum dikeluarkan melalui ventilasi mesh aluminium dan appliqué SMC di kedua sisi partisi kaca yang memamerkan mesin Corvette. Appliqué ini dibuat dengan float (0,95-SG) SMC (kaca dicincang/resin UP-VE) MFG. Rendah dalam senyawa organik volitatif (VOC), material mengurangi emosi dan menghilangkan kebutuhan resonator pada saluran induksi belakang, sambil mengurangi biaya dan massa (2,4 kilogram) dibandingkan teknologi alternatif.

Bingkai surround belakang yang terlihat pelanggan yang besar — 64 by 69 by 24 inci (163 by 175 by 61 sentimeter) — yang mengelilingi separuh belakang ruang penumpang adalah compression molded dalam SMC 1,2-SG yang ditingkatkan. Material terhibrid ini menampilkan serat karbon pada 15% fraksi volume serat (FVF) dan serat kaca pada 30% FVF, dengan resin UP rendah VOC, diformulasikan untuk menahan panas ruang mesin. Bingkai membentuk dasar dimensi untuk semua panel eksterior dan interior belakang, namun desain yang fleksibel memungkinkan digunakan untuk beberapa varian model. Berkat konsolidasi bagian yang signifikan, penambatan sekunder dihilangkan, meningkatkan ruang paket interior, mengurangi getaran/getaran/kekasaran (NVH), memberikan struktur badan dan kinerja sealing yang lebih baik, meningkatkan visibilitas klep belakang dan mengurangi massa (15%) dan biaya dibandingkan bingkai keluar. "Mengingat ukuran bagian ini, yang hampir 6 by 6 kaki tinggi dan 2 kaki dalam, kami sebenarnya harus membuat material mengalir ke atas bukit dalam cetakan, jadi kami semua sedikit khawatir pada percobaan pertama," ingat Basela.

Sama menariknya adalah bulkhead (bingkai jendela tengah), yang diformulasikan khusus oleh MFG untuk menyelesaikan tantangan panas dan suara tinggi, karena bagian kabin ini berada langsung di atas mesin V8. Penguat serat kaca digabungkan dengan filler grafit berilium dalam resin VE-UP rendah VOC meredam transmisi suara ke ruang penumpang secara efektif sehingga menghilangkan kebutuhan countermeasures penenang suara sekunder. Itu, pada gilirannya, mengurangi biaya, meningkatkan ruang paket interior dan kenyamanan penumpang, dan meningkatkan sealing badan dan NVH. "Dengan specific gravity 2,2, ini adalah bagian komposit pertama yang pernah saya diminta untuk menambahkan massa daripada menguranginya," tertawa Basela.

Penutupan dan trim

Panel badan eksterior semuanya diikat (dalam/luar), dicat, toughened 1,2-SG SMC (22-28% FVF serat kaca/resin UP, tergantung pada komponen) dari Continental Structural Plastics (CSP), sebuah perusahaan Grup Teijin (Auburn Hills, Michigan, AS). Dengan memasang penutup komposit, GM mencapai gaya agresif, aerodinamika dan integrasi pendingin fungsional C8, dengan ringkasan ringan hemat biaya pada beberapa varian model menggunakan bagian umum. Semua panel badan dicat inline pada "skuk system" dalam posisi kendaraan, menggunakan proses wet-sanding robotik inovatif Bowling Green.

Inovasi lain melibatkan penggunaan foam gasket elastomer silicone satu bagian, thixotropic yang diterapkan pada sisi belakang pintu service SMC, yang terletak di bak belakang (satu pada coupés, dua pada convertibles), dan memungkinkan akses pelanggan ke sistem filter udara. Karena kedekatan dengan ruang mesin, elastomer foam-in-place (FIP) berkinar tinggi (Silastic 3-8186 dari Dow, Inc., Midland, Michigan, AS) ditentukan untuk bertahan pada suhu penggunaan berkelanjutan hingga 392°F/200°C sambil memberikan seal yang tahan lama dengan resistensi compression-set yang sangat baik, bahkan setelah siklus buka/tutup berulang. GM melaporkan bahwa sebagian besar foam dan gasket potong matriks lainnya akan meleleh atau rusak bawah paparan berkelanjutan pada suhu seperti itu. Setelah dispensed, gasket yang diterapkan diheat-treated pada 167°F/75°C selama 10 menit untuk mengembangkan foam, menghilangkan biaya dan sisa potong matriks. Pintu-pintu itu sendiri adalah toughened SMC (42% FVF kaca dalam matriks VE-UP). Heat shield, diproduksi oleh Gentex Corp. (Carbondale, Pennsylvania, AS) menggunakan kain aramid Kevlar aluminized tahan panas dan abrasi (serat dari DuPont de Nemours, Inc., Wilmington, Delaware, AS), memberikan perlindungan termal tambahan pada interior pintu.

GM juga menggunakan sistem wheel-balance presisi otomatis generasi kedua pada C8. Dikembangkan dengan The 3M Co. (St. Paul, Minnesota, AS) dan ESYS Automation (Auburn Hills, Michigan, AS), bobot roda komposit high-density (5.8-SG) dengan properti magnetik yang disesuaikan mengganti bobot logam stempel tradisional di baja, seng atau timah cat yang memiliki massa spesifik dan harus diterapkan secara manual pada roda. Sistem baru menggunakan gulungan besar tape ekstrusi dengan backing adesif yang berisi 67% volume pasca-industri, legasi baja tahan karat, sepenuhnya dapat daur ulang dalam basis fluoropolymer. Sistem otomatis memeriksa setiap roda, kemudian memotong dan menerapkan segmen tape bobot kustom dalam kenaikan yang lebih kecil dan lebih presisi untuk meningkatkan kenyamanan dan mengurangi aus ban. Ini juga mengurangi waktu dan biaya montase, menyederhanakan inventaris, menghilangkan sisa dan tenaga kerja dan ditawarkan dalam lebih banyak warna daripada bobot logam.

Atap coupé tersedia dalam tiga tingkat trim: cat, toughened SMC rendah densitas (dari CSP); polycarbonat (PC) hard-coated jelas; dan exposed-weave komposit serat karbon clear-coated dengan tepi cat (dari deBotech Inc., Mooresville, Carolina Utara). CSP juga menyediakan beberapa panel kelas A, toughened 1.2-SG SMC untuk sistem atap lipat model convertible.

Panel trim eksterior lain meliputi TPO front fascia atas dan bawah yang dicat, yang terakhir dengan saluran terintegrasi untuk mengarahkan udara ke rem (hanya paket Z51) dan exchanger panas luar. Outer grille dan ventilasi pendingin rem dicat acrylonitrile butadiene styrene (ABS).

Rear fascia atas adalah molded-in-color (MIC) TPO, tetapi rear fascia assembly bawah adalah kelas A cat, 1.2-SG SMC (kaca/resin UP), karena kedekatan bagian dengan ujung pembuangan panas. Kinerja mekanis yang sangat baik SMC memungkinkan GM untuk merancang overhang belakang pendek yang tidak didukung dan menggunakan spasi yang lebih besar antara penambatan tanpa merendah. SMC juga menyebarkan beban secara efisien pada area yang lebih besar selama tabrakan belakang kecepatan rendah daripada termoplastik. Bracket dan sensor parkir belakang ditempel pada SMC. Ini dikatakan pertama kalinya bumper fascias SMC digunakan pada kendaraan volume tinggi.

Rear-hatch appliqués menampilkan panel atas cat PC/ABS, SMC dengan mesh aluminium untuk ventilasi samping dan appliqué SMC bawah untuk menampung beban termal langsung di atas mesin. Panel SMC ini diproduksi oleh LyondellBasell’s Quantum Composites Inc. (Bay City, Michigan, AS). Tombol release pegangan pintu adalah PC/ABS, sementara ventilasi intake udara belakang adalah SMC. Mobil dasar memiliki spoiler ABS blowmolded cat dan grille exit udara belakang adalah injection molded cat ABS. A-pillar dan header appliqués adalah cat ABS, begitu juga exterior side-view mirror caps dan radiator inlet grilles. Bergantung pada paket opsi, front underwing toughened SMC dan baik TPO blowmolded atau carbon fiber composite front splitter/diffuser — clear-coated/visible-weave carbon/epoxy yang diproduksi oleh deBotech menggunakan prepreg dari Solvay Composite Materials (Alpharetta, Georgia, AS) — memberikan stabilitas aerodinamika tambahan. Rear diffuser toughened SMC bersesama dengan SMC rear fascia bawah dalam kelas A cat SMC dari MFG.

Paket trim karbon fiber premium menampilkan berbagai aksen serat karbon clear-coated/visible weave di dalam dan luar, termasuk mirror caps, front grille insert, front splitter, accessory wing, engine-compartment covers, interior door switch plates, rocker moldings, instrument-panel cluster bezel, door-handle covers, quarter appliqués dan ride-control plate. Komponen-komponen ini diproduksi oleh deBotech, SMI Composites LLC (Comer, Georgia, AS) dan Plasan Carbon Composites (Wixom, Michigan, AS).

Mempertegas teknologi

2020 Corvette telah memenangkan banyak award industri yang dihormati, termasuk 2020 MotorTrend Car of the Year, 2020 Automotive News PACE (Premier Automotive supplier Contributions to Excellence) Partnership Award, dan beberapa award dari Society of Plastics Engineers (SPE), termasuk 2019 Vehicle Engineering Team Award. "Meskipun arsitektur mesin tengah Stingray baru telah mendominasi berita, tidak ada di mana mesin berada — di depan atau di belakang pengemudi — untuk delapan generasi, Corvettes selalu maju dalam state of the art dalam teknologi material otomotif," tambah Tadge Juechter, executive chief engineer-Global Corvette. "Mempertegas teknologi adalah jantung apa yang kita lakukan."