Achter de schermen met GMC's pick-upbed van koolstofvezel

De bedden van pick-ups zijn de afgelopen 100 jaar niet veel veranderd. Vroeger waren ze van hout gemaakt, maar in de jaren zestig waren autofabrikanten voor de meeste vrachtwagens overgegaan op volledig stalen bedden. Staal is sterk genoeg voor tientallen jaren gebruik, maar het is ook zwaar. Bovendien raakt staal bekrast en gedeukt als u een pick-up gebruikt voor serieus werk. Dat feit gaf aanleiding tot de bedliner-industrie, met inzetstukken van plastic of urethaan en coatings om het staal tegen beschadiging te beschermen.

Een paar jaar geleden begonnen de dingen te veranderen. Om gewicht te besparen, begon Honda in 2006 met het gebruik van een met staal versterkt composietpolymeerbed in de Ridgeline. Ford ging in 2015 voor een volledig aluminium laadbak voor de F-150, maar dat materiaal brengt uitdagingen met zich mee omdat het gemakkelijker te deuken en te doorboren is dan plastic, en het moeilijker te repareren is. De gewichtsbesparingen zijn echter absoluut noodzakelijk om gelijke tred te houden met de vraag van de consument naar een lager brandstofverbruik.

GMC kiest voor koolstofvezel

Het eerste dat u moet weten over a koolstofvezel bed is dat er meer dan één soort koolstofvezel is. Wanneer de meeste mensen aan dit materiaal denken, zien ze prachtige geweven koolstofvezelstof omhuld door helder plastic. Dit is het spul dat tot ultralichte onderdelen wordt gegoten sport- en raceauto's, maar het is kwetsbaar en zeker niet geschikt voor de laadbak van een pick-up. Om een ​​bed te maken dat sterk genoeg is voor het misbruik dat met werkende pickups gepaard gaat, heb je een ander materiaal.

“Veel vragen die ik krijg zijn: koolstofvezels breken”, zegt Mark Voss, GMC engineering group manager. “Je ziet raceauto’s tegen de muur botsen en ze versplinteren en uit elkaar vliegen. Dit is een duurzamer of taaier materiaal, dus het heeft een veel hogere taaiheid. Eigenlijk ongeveer twee keer de taaiheid van een traditioneel composiet.”

Wat Voss en zijn team bedachten, was een mix van stevig plastic, versterkt met een willekeurige matrix van individuele koolstofvezelstrengen van 2,5 cm lang. Doordat de vezels dik en willekeurig door het plastic verspreid zijn, wordt het materiaal in alle richtingen versterkt. Het prachtige koolstofvezeldoek dat je op sportwagens ziet, breekt gemakkelijker langs de lijnen van het weefsel. Dat is belangrijk, maar er komt meer bij kijken. Het plastic dat wordt gebruikt om het GMC-bed te vormen, is een ander soort polymeer.

Thermoplastisch versus Thermohardend

De meeste polymeren die worden gebruikt voor de productie van koolstofvezels zijn dat wel thermohardend. Simpel gezegd bak je ze als een koekje om het plastic te laten uitharden. Als ze eenmaal uitgehard zijn, kunnen ze nooit meer zacht worden. Thermohardende kunststoffen kunnen echter broos zijn. Deze kunststoffen werken heel goed voor motorkappen en daken en elk onderdeel waar u niet op wilt slaan, maar dat niet geschikt is voor een vrachtwagenlaadvloer.

GMC koos voor een thermoplastisch materiaal voor het CarbonPro-bed. Dit plastic kan steeds opnieuw worden verwarmd en opnieuw worden gevormd. Omdat het thermoplastische materiaal niet bros is, is het zeer goed bestand tegen misbruik. Als u zich afvraagt ​​of het zal smelten, hoeft u zich geen zorgen te maken. Je moet dit spul hoger dan 572 graden Fahrenheit verwarmen om het zacht te maken.

“Thermoplastiek is als een kaars”, legt Voss uit. “Ik kan een kaars nemen, smelten, afkoelen, en in essentie kan ik van die oude, bestaande kaars een compleet nieuwe kaars maken. Werkt nog steeds hetzelfde, functioneert nog steeds hetzelfde, het is alleen in een heel andere vorm. De CarbonPro kan dus daadwerkelijk worden hergebruikt zonder noemenswaardige materiaalprestaties te verliezen.”

Meerdere stukken lijmen

De CarbonPro-doos bestaat uit verschillende stukken die met industriële lijm aan elkaar zijn bevestigd. De zelfklevende lijm is minstens zo sterk als het omringende materiaal en het team van GMC voert uitgebreide tests uit om er zeker van te zijn dat de verbindingen sterk zijn. Nogmaals, het komt neer op het plastic.

“We hebben een lange geschiedenis met Corvette”, verklaarde Voss. “We weten heel goed hoe we lijmverbindingstechnieken procesmatig moeten toepassen, maar thermisch plastic maakt alternatieve verbindingsmethoden wel mogelijk. Ik kan het sonisch lassen, met een vibratielas. Laat je gedachten een beetje stromen, waar dat toe zou kunnen leiden.

Elke dag haalt het productieteam één CarbonPro-bed van de productielijn en scheurt het uit elkaar om de verbindingen te testen. Ze moeten hamers en koevoeten gebruiken om elke centimeter van de lijmverbindingen te verbreken. Kortom, het valt niet uit elkaar, tenzij je echt je best doet om het te breken.

Gebruik elk bit

De verschillende delen van het bed zijn individueel gegoten uit platen thermoplastisch materiaal. Vervolgens gaan de platen door een oven om ze op temperatuur te brengen, waarna ze in gigantische mallen worden geperst. Wanneer het materiaal is afgekoeld, is het klaar om te worden bijgesneden en verlijmd.

Zoals bij elk stempel- en productieproces blijft er altijd wat materiaal over. Maar met het thermoplastische composiet hoef je er niets van te verspillen.

"ROFT is onze naam die we het gerecyclede materiaal noemen", zei Voss. “Ze nemen het materiaal, versnipperen het, verwarmen het en vormen het feitelijk opnieuw. Zo snel is het. Zo goedkoop is het. Het is een zeer efficiënt proces. Op de langere termijn is het doel van dit team om 100% van de vezels in de pick-upbox te gebruiken of te hergebruiken.”

Maak het zwaar

Na de zoektocht van Ford naar aluminium bedden kozen de meeste vrachtwagenfabrikanten ervoor vasthouden aan staal. Consumenten zijn slim om sceptisch te zijn, en GMC-kopers behoren tot de meest veeleisende als het gaat om kwaliteit en duurzaamheid, gezien het commerciële karakter van hun vrachtwagens.

“We moesten vanaf nul beginnen”, aldus Voss. “Elk aspect hiervan, of het nu UV-stabiliteit of temperatuurgevoeligheid betreft, we moesten alles testen. We hebben uitgebreide tests ondergaan om ervoor te zorgen dat deze box onder alle weersomstandigheden presteert. Beeld min 30 graden. We willen ervoor zorgen dat de jongens die in Alaska aan de pijpleiding werken, geen problemen krijgen. Tot 176 graden Fahrenheit, zodat de jongens in de woestijn van Arizona dezelfde prestatie zouden leveren. We hebben de impact en elk aspect van deze box getest in dat brede klimaatbereik. We hebben een generator tegen het zijpaneel geplaatst, hem laten draaien tot hij weer een stabiele temperatuur had bereikt, de generator weggehaald en met hamers op het paneel geslagen. Het deed helemaal niets met de doos.”

Tests omvatten ook fysiek misbruik, bedoeld om vrachtwageneigenaren aan het huilen te maken. GMC liet sintelblokken, ladingen van 1800 pond grind en met water gevulde stalen vaten van 450 pond op het bed vallen.

"We hebben de impactprestaties zes keer verbeterd met de CarbonPro-geometrie", aldus Voss. “Er kan zes keer zoveel energie in dat bed gestopt worden zonder schade dan in de stalen kist. Dingen zoals gereedschapskisten van de zijkant van de vrachtwagen laten vallen, dat soort dingen. Zes keer robuuster voor deze doos.”

Het is echter meer dan impact en temperaturen. Het CarbonPro-bed moest ook chemische lekkages overleven.

“Koolstofvezel is zeer corrosief als het in de aanwezigheid van andere metalen zit”, legt Voss uit. “Het team heeft veel werk moeten verzetten om de uitvoering zo te engineeren en te ontwerpen dat galvanische corrosie in deze kast in principe niet voorkomt. We hebben 1200 verschillende chemicaliën gebruikt om ervoor te zorgen dat al die verschillende toepassingen en toepassingen de koolstofvezel niet visueel zouden aantasten en de prestaties niet structureel zouden beïnvloeden. We hebben al deze stappen doorlopen om ervoor te zorgen dat onze klanten een volledig leven uit hun voertuig kunnen halen.”

Hoe u een CarbonPro-bed koopt

GMC verwacht dat de vraag naar het CarbonPro-bed hoger zal zijn dan de huidige productiecapaciteit, zodat het in 2019 op beperkte basis beschikbaar zal zijn. De Sierra CarbonPro-editie zal beschikbaar zijn op de Sierra Denali 1500 uit 2019 en de Sierra AT4 1500. CarbonPro zal voor het modeljaar 2020 in grotere hoeveelheden beschikbaar zijn op beide uitvoeringen. De productie van CarbonPro-trucks begint in juni en de trucks zijn tegen de zomer beschikbaar bij de dealers. GMC heeft geen prijzen aangekondigd, maar verwacht niet dat het een goedkope optie zal zijn.

Aanbevelingen van de redactie

• GMC heeft al zijn expertise op het gebied van vrachtwagenproductie in de Sierra EV-pick-up gestopt