Za kulisami skrzyni ładunkowej GMC z włókna węglowego

Łóżka pickupów nie zmieniły się zbytnio przez ostatnie 100 lat. Kiedyś były wykonane z drewna, ale w latach sześćdziesiątych XX wieku producenci samochodów w większości ciężarówek zaczęli stosować łóżka wykonane w całości ze stali. Stal jest wystarczająco wytrzymała, aby wytrzymać dziesięciolecia użytkowania, ale jest też ciężka. Ponadto stal ulega zarysowaniu i wgnieceniom, jeśli do poważnych prac używasz pickupa. Fakt ten doprowadził do powstania przemysłu wykładzin łóżek, w którym zastosowano plastikowe lub uretanowe wstawki i powłoki chroniące stal przed uszkodzeniem.

Sytuacja zaczęła się zmieniać kilka lat temu. Aby zmniejszyć wagę, Honda zaczęła w 2006 roku stosować w Ridgeline kompozytowe łoże polimerowe wzmocnione stalą. W 2015 roku Ford zdecydował się na aluminiowe łóżko w F-150, ale materiał ten stwarza wyzwania, ponieważ łatwiej go wgniecić i przebić niż plastik, a także trudniej go naprawić. Jednak zmniejszenie masy jest absolutnie konieczne, aby dotrzymać kroku wymaganiom konsumentów w zakresie poprawy oszczędności paliwa.

GMC wybiera włókno węglowe

Pierwszą rzeczą, którą należy wiedzieć o łóżko z włókna węglowego jest to, że istnieje więcej niż jeden rodzaj włókna węglowego. Kiedy większość ludzi myśli o tym materiale, wyobraża sobie piękną tkaną tkaninę z włókna węglowego zamkniętą w przezroczystym plastiku. To jest materiał, z którego formuje się ultralekkie części samochody sportowe i wyścigowe, ale jest delikatny i na pewno nie nadaje się do skrzyni ładunkowej pickupa. Aby stworzyć łóżko wystarczająco wytrzymałe, aby wytrzymać nadużycia, jakie zdarzają się działającym pickupom, potrzebujesz: inny materiał.

„Wiele pytań, które otrzymuję, dotyczy pękania włókien węglowych” – powiedział Mark Voss, kierownik grupy inżynieryjnej GMC. „Widzisz, jak samochody wyścigowe uderzają w ścianę, rozbijają się i rozlatują. Jest to materiał trwalszy i bardziej plastyczny, dlatego ma znacznie większą wytrzymałość. Zasadniczo około dwukrotnie większa wytrzymałość w porównaniu z tradycyjnym kompozytem.

Voss i jego zespół wymyślili mieszankę wytrzymałego plastiku wzmocnionego losową matrycą o długości 1 cala pojedynczych pasm włókna węglowego. Ponieważ włókna są gęsto i losowo rozsiane po całym tworzywie sztucznym, materiał jest wzmocniony w każdym kierunku. Piękna tkanina z włókna węglowego, którą można zobaczyć w samochodach sportowych, jest łatwiejsza do złamania wzdłuż linii splotu. To ważne, ale kryje się za tym coś więcej. Tworzywo użyte do formowania złoża GMC to inny rodzaj polimeru.

Termoplastyczne vs. Termoutwardzalne

Większość polimerów stosowanych do produkcji włókna węglowego to polimery termoutwardzalne. Mówiąc najprościej, pieczesz je jak ciastko, aby plastik stwardniał. Gdy stwardnieją, już nigdy nie będą miękkie. Jednakże tworzywa termoutwardzalne mogą być kruche. Te tworzywa sztuczne sprawdzają się bardzo dobrze w przypadku masek i dachów oraz wszelkich części, w które nie planujesz uderzać, ale nie nadawałyby się do montażu na platformie ciężarówki.

GMC wybrało termoplastyczny materiał na łóżko CarbonPro. Plastik ten można wielokrotnie podgrzewać i ponownie formować. Ponieważ materiał termoplastyczny nie jest kruchy, jest bardzo odporny na nadużycia. Jeśli zastanawiasz się, czy się stopi, nie martw się. Musisz podgrzać to coś powyżej 572 stopni Fahrenheita, aby było miękkie.

„Termoplastik jest jak świeca” – wyjaśnił Voss. „Mogę wziąć świecę, stopić ją, ostudzić i w zasadzie mogę stworzyć zupełnie nową świecę ze starej, istniejącej świecy. Nadal działa tak samo, nadal działa tak samo, tylko w zupełnie innym kształcie. Dzięki temu CarbonPro można faktycznie ponownie wykorzystać bez utraty znaczących właściwości materiału”.

Łączenie wielu elementów

Pudełko CarbonPro składa się z kilku różnych części, które są łączone ze sobą za pomocą kleju przemysłowego. Klej samoprzylepny jest co najmniej tak mocny jak otaczający materiał, a zespół GMC przeprowadza szeroko zakrojone testy, aby upewnić się, że wiązania są mocne. Znowu sprowadza się to do plastiku.

„Mamy długą historię związaną z Corvette” – oświadczył Voss. „Wiemy, jak dobrze wykonywać techniki łączenia klejowego w trakcie procesu, ale tworzywa termiczne umożliwiają alternatywne metody łączenia. Mogę to spawać dźwiękowo, za pomocą zgrzewania wibracyjnego. Pozwól swojemu umysłowi trochę popłynąć i zastanów się, do czego to może doprowadzić.

Każdego dnia zespół produkcyjny ściąga z linii jedno łóżko CarbonPro i rozdziera je, aby przetestować wiązania. Muszą używać młotków i prętów do podważania, aby rozbić każdy centymetr połączeń klejowych. Krótko mówiąc, nie rozpadnie się, chyba że naprawdę będziesz pracować, aby go złamać.

Użyj każdego bitu

Poszczególne części łóżka są indywidualnie formowane z arkuszy materiału termoplastycznego. Arkusze następnie przechodzą przez piekarnik, aby osiągnąć odpowiednią temperaturę, po czym są prasowane w gigantycznych formach. Gdy materiał ostygnie, jest gotowy do przycinania i klejenia.

Jak w przypadku każdego procesu tłoczenia i produkcji, zawsze pozostaje trochę materiału. Ale dzięki kompozytowi termoplastycznemu nie ma potrzeby go marnować.

„ROFT to nasza nazwa, którą nazywamy materiałem pochodzącym z recyklingu” – powiedział Voss. „Biorą materiał, szatkują go, podgrzewają i po prostu przerabiają. To takie szybkie. To takie niedrogie. To bardzo skuteczny proces. Długoterminowym celem tego zespołu jest wykorzystanie lub ponowne wykorzystanie 100% światłowodu w przetworniku.”

Zrób to trudne

Po wejściu Forda na aluminiowe łóżka większość producentów samochodów ciężarowych zdecydowała się na taki krok trzymać się stali. Konsumenci potrafią zachować sceptycyzm, a nabywcy GMC należą do najbardziej wymagających, jeśli chodzi o jakość i trwałość, biorąc pod uwagę komercyjny charakter ich pojazdów ciężarowych.

„Musieliśmy zacząć od zera” – stwierdził Voss. „Musieliśmy przetestować każdy aspekt, czy to stabilność UV, czy wrażliwość na temperaturę. Przeszliśmy szeroko zakrojone testy, aby upewnić się, że to pudełko działa w każdych warunkach pogodowych. Na zdjęciu minus 30 stopni. Chcemy mieć pewność, że ludzie pracujący na Alasce przy rurociągu nie będą mieli żadnych problemów. Do 176 stopni Fahrenheita, żeby chłopaki na pustyni w Arizonie mieli taką samą wydajność. Przetestowaliśmy uderzenia i każdy aspekt tego pudełka, sprawdzając się w tak szerokim zakresie klimatycznym. Właściwie umieściliśmy generator tuż przy panelu bocznym, uruchomiliśmy go, aż ponownie osiągnął temperaturę ustaloną, odsunęliśmy generator i uderzyliśmy w panel młotkami. W żaden sposób nie miało to żadnego wpływu na skrzynkę.

Testy obejmowały także przemoc fizyczną, której celem było wywołanie płaczu przez właścicieli ciężarówek. GMC zrzuciło na łóżko bloki żużlowe, 1800-funtowy ładunek żwiru i 450-funtowe stalowe beczki wypełnione wodą.

„Dzięki geometrii CarbonPro sześciokrotnie poprawiliśmy skuteczność uderzenia” – powiedział Voss. „W porównaniu ze stalową skrzynką można włożyć do tego łóżka sześciokrotnie więcej energii bez uszkodzeń. Zrzucanie rzeczy takich jak skrzynki z narzędziami z boku ciężarówki i tym podobne. Sześć razy większa wytrzymałość tego pudełka.”

To jednak coś więcej niż uderzenia i temperatury. Złoże CarbonPro musiało również przetrwać rozlewy chemiczne.

„Włókno węglowe jest bardzo żrące w obecności innych metali” – wyjaśnił Voss. „Zespół musiał włożyć wiele pracy, aby zaprojektować i zaprojektować konstrukcję w taki sposób, aby w tym pudełku praktycznie nie występowała korozja galwaniczna. Przeanalizowaliśmy 1200 różnych substancji chemicznych, aby mieć pewność, że wszystkie te różne zastosowania i zastosowania nie spowodują wizualnej degradacji włókna węglowego i nie wpłyną strukturalnie na wydajność. Przeszliśmy przez wszystkie te etapy, aby zapewnić naszym klientom pełne życie ze swojego pojazdu”.

Jak kupić łóżko CarbonPro

GMC spodziewa się, że popyt na złoże CarbonPro będzie wyższe niż obecne możliwości produkcyjne, dlatego będzie ono dostępne w ograniczonym zakresie w 2019 roku. The Wersja Sierra CarbonPro będzie dostępny w modelach Sierra Denali 1500 i Sierra AT4 1500 2019. W roku modelowym 2020 CarbonPro będzie dostępny w większej ilości w obu wersjach wyposażenia. Produkcja ciężarówek CarbonPro rozpoczyna się w czerwcu, a ciężarówki będą dostępne u dealerów latem. GMC nie ogłosiło cen, ale nie należy się spodziewać, że będzie to tania opcja.

Zalecenia redaktorów

• GMC włożyło całą swoją wiedzę w zakresie produkcji ciężarówek w pickup Sierra EV