玻璃钢2013年第2期
“非热压罐”碳纤维硬壳式跑车驾驶舱底盘
杨莹编译
（上海玻璃钢研究院有限公司，201404上海）
摘要
由澳大利亚设计并建造的FR-1已成为现实，经过9年时间，投资超过1百万澳币，制造出了这辆一次性高性能概念车。这辆独特的手工打造的双座跑车具有许多创新的工程特征和设计特
点，包括拥有一个新型轻质碳纤维复合材料硬壳式驾驶舱底盘。
在澳大利亚制成的首个新型碳纤维复合材料硬壳式驾驶舱底盘，经设计仅在70℃下采用“非热压罐”法对GMS EP270成型，GMS EP270是一种规格为200gsm 3k的斜纹碳纤维织物环氧预浸料。这个独特的环氧/碳纤维驾驶舱底盘的尺寸大约为2米长、1.5米宽，重量仅80kg，但仍然能够提供所需的高扭转刚度。这是通过对所用碳纤维层的数量和取向进行优化设计来实现。墨尔本迪肯大学的澳大利亚未来纤维研究创新中心（AFFRIC）已经采用有限元分析法（FEA）对制成的底盘层合板高力学性能进行独立测试和相关分析。
1  90多家赞助商
不寻常的是，整个FR-1概念车项目由一家称为Autohorizon的慈善基金会来运作，该基金会的宗旨是展现今天澳大利亚的工程、设计和制造专业技术，鼓励澳大利亚的学生成为未来的工程师和设计师。FR-1项目的赞助商超过90家，包括维多利亚先进材料制造中心（VCAMM）、Holden公司、波音航空结构澳大利亚公司、位于墨尔本的优秀汽车中心（ACE，也是制造概念车的地方）、GMS复合材料公司（该公司为项目生产并供应GMS EP270碳纤维预浸料系统）。FR-1是一个出的工程项目，汇集了澳大利亚顶尖的汽车设计师和材料技术。该项目给予GMS复合材料公司机会来展示采用其低温、非热压罐先进碳纤维预浸料系统可达到的应用性能。
2  不同的环氧预浸料选择
致力于FR-1项目的VCAMM/Autohorizon/波音工程小组设计并制造出了FRP驾驶舱底
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盘和玻璃纤维模具工装。他们考虑了大量不同种类的环氧预浸料选择；结合多种关键因素，因此一开始就选择了GMS EP270。首先，因为车辆是一次性的，所以他们考虑使用具有成本效益的低温模具和生产工艺，以及一种可以小批量采购的材料。其次，他们需要一种材料，一旦经过后固化，可以提供给跑
车硬壳式驾驶舱底盘所需的动态强度和刚度性能，该跑车由Holden 6.0升V8驱动，带有法拉利355变速器。采用碳纤维织物的GMS EP270完全符合要求，它是一种高性能非热压罐环氧树脂预浸料，专用于在仅70℃的低温真空成型，使用玻璃纤维模具。GMS复合材料公司具有生产灵活性，可供应小批量预浸料系统，可供选择的增强材料有碳纤维、芳纶、玻璃纤维。GMS EP270除了用于复合材料部件成型以外，还可用于建造复合材料夹层结构以及模具应用。
太平洋汽车模型论坛3  生产专业技术
FR-1项目小组完成了设计和材料规范阶段并制造出模具之后，采用墨尔本港波音航空结构公司的生产技术来辅助铺层、成型和完全固化碳纤维预浸料，并使用航空级高性能Araldite 结构胶粘剂来胶接底盘。Jason Bonar在波音公司工作了18年以上，他与Autohorizon小组在底盘成型和铺层上合作，包括8个16小时的固化阶段和一个最终的后固化，上述步骤均在真空、70℃的条件下采用非热压罐成型完成。在生产期间，GMS EP270预浸料的优点是易于操作，可与模具精确地贴合。成品的表面和整体都很出。多年来，为了压低资本和运作成本，也为了提高生产效率和灵活性，现在航空业许多顶尖的原始设备制造商和一级制造公司已经认可并指定了大量用非热压罐预浸料材料制成的主结构和次结构复合材料部件。
非热压罐预浸料附加的优点是更简单，并大量降低了工装成本。虽然波音航空结构公司没有给出确切的
数字，但据估计，采用非热压罐制造复合材料零部件是成本降低四倍的因素之一，通常工装成本降低超过50%。
4  GMS简介
GMS复合材料公司位于澳大利亚维多利亚墨尔本，拥有办公室、生产车间、研发机构、仓库和配送业务。公司生产环氧预浸料已超过12年，现在已建立了10多种不同的预浸料树脂系统，涵盖了各种行业，包括航空、赛车、航海、运动和休闲用品、防弹和工装。GMS 复合材料公司是GMS Industrial Pty.Ltd的一部分，70多年前以做绝缘材料起家，但如今是一家现代环氧预浸料复合材料制造商，专为澳大利亚和亚太地区迅速发展的高性能纤维增强复合材料市场供货。GMS复合材料公司也提供CNC加工服务，经销全球顶尖供应商开发的大量绝缘产品、与复合材料有关的消费品、增强材料、树脂、芯材和模具。
（《JEC Composites》2012 October-November，No.76：81-82）· 46 ·