За кулисами кузова пикапа GMC из углеродного волокна

Кузова пикапов не сильно изменились за последние 100 лет. Раньше их делали из дерева, но к 1960-м годам автопроизводители перешли на цельностальные станины для большинства грузовиков. Сталь достаточно прочна, чтобы служить десятилетиями, но при этом она тяжелая. Кроме того, на стали появляются царапины и вмятины, если вы используете пикап для серьезных работ. Этот факт породил индустрию производства кровельных покрытий с пластиковыми или уретановыми вставками и покрытиями для защиты стали от повреждений.

Ситуация начала меняться несколько лет назад. Чтобы снизить вес, Honda начала использовать в Ridgeline усиленную сталью платформу из композитного полимера еще в 2006 году. В 2015 году Форд выбрал полностью алюминиевую платформу для F-150, но этот материал создает проблемы, поскольку на нем легче вмятины и проколы, чем на пластике, и его труднее ремонтировать. Тем не менее, снижение веса абсолютно необходимо, чтобы идти в ногу с требованиями потребителей по улучшению экономии топлива.

GMC выбирает углеродное волокно

Первое, что нужно знать о кровать из углеродного волокна заключается в том, что существует более одного вида углеродного волокна. Когда большинство людей думают об этом материале, они представляют себе красивую ткань из углеродного волокна, заключенную в прозрачный пластик. Это материал, из которого формуют сверхлегкие детали для спортивные и гоночные автомобили, но он хрупкий и для кузова пикапа уж точно не подойдет. Чтобы сделать станину достаточно прочной, чтобы выдержать злоупотребления, которым подвергаются рабочие звукосниматели, вам понадобится другой материал.

«Я получаю много вопросов о том, что углеродные волокна ломаются», — сказал Марк Восс, менеджер инженерной группы GMC. «Вы видите, как гоночные машины врезаются в стену, разбиваются и разлетаются на части. Это более прочный и пластичный материал, поэтому он имеет гораздо более высокую прочность. По сути, примерно в два раза прочнее традиционного композита».

То, что Восс и его команда придумали, представляло собой смесь прочного пластика, армированного случайной матрицей из отдельных прядей углеродного волокна длиной 1 дюйм. Поскольку волокна густо и хаотично разбросаны по пластику, материал армируется во всех направлениях. Красивую ткань из углеродного волокна, которую вы видите на спортивных автомобилях, легче разорвать по линии переплетения. Это важно, но это еще не все. Пластик, из которого изготовлена ​​кровать GMC, представляет собой полимер другого типа.

Термопласт против. термореактивный

Большинство полимеров, используемых для производства углеродного волокна, термореактивный. Проще говоря, вы выпекаете их как печенье, чтобы пластик затвердел. После того, как они затвердеют, они уже никогда не смогут снова стать мягкими. Однако термореактивные пластмассы могут быть хрупкими. Этот пластик очень хорошо подходит для капотов, крыш и любых деталей, которые вы не планируете бить, но которые не подходят для кузова грузовика.

GMC выбрала термопластик материал для кровати CarbonPro. Этот пластик можно нагревать и переделывать снова и снова. Поскольку термопластичный материал не хрупкий, он очень устойчив к неправильному обращению. Если вам интересно, растает ли он, не волнуйтесь. Вам придется нагреть этот материал выше 572 градусов по Фаренгейту, чтобы он стал мягким.

«Термопластик похож на свечу», — объяснил Восс. «Я могу взять свечу, расплавить ее, охладить и, по сути, я могу создать совершенно новую свечу из этой старой, существующей свечи. Работает по-прежнему, функционирует по-прежнему, просто в совершенно другой форме. Таким образом, CarbonPro действительно можно использовать повторно без существенной потери характеристик материала».

Склеивание нескольких деталей

Коробка CarbonPro состоит из нескольких частей, склеенных между собой промышленным клеем. Адгезивный клей по крайней мере так же прочен, как и окружающий материал, и команда GMC проводит обширные испытания, чтобы убедиться в прочности соединений. Опять же дело в пластике.

«У нас долгая история с Corvette», — заявил Восс. «Мы очень хорошо знаем, как применять методы клеевого соединения, но термопластик позволяет использовать альтернативные методы соединения. Я могу сварить его вибрационной сваркой. Позвольте своему сознанию немного потечь, к чему это может привести».

Каждый день производственная группа снимает с конвейера одну кровать CarbonPro и разрывает ее на части, чтобы проверить соединения. Им приходится использовать молотки и монтировки, чтобы разорвать каждый дюйм клеевых соединений. Короче говоря, он не развалится, если вы действительно не приложите усилия, чтобы его сломать.

Используйте каждый бит

Различные части кровати индивидуально отформованы из листов термопластика. Затем листы проходят через печь, чтобы довести их до температуры, после чего их прессуют в гигантских формах. Когда материал остынет, он готов к обрезке и склеиванию.

Как и в любом процессе штамповки и производства, всегда остается некоторый материал. Но с термопластичным композитом нет необходимости тратить его зря.

«ROFT — это наше имя, которое мы называем переработанным материалом», — сказал Восс. «Они берут материал, измельчают его, нагревают и, по сути, переделывают. Это так быстро. Это так недорого. Это очень эффективный процесс. В долгосрочной перспективе цель этой команды — использовать или повторно использовать 100% волокна в пикапе».

Сделай это жестко

После того, как компания Ford начала производство алюминиевых кузовов, большинство производителей грузовиков предпочли придерживаться стали. Потребители умеют проявлять скептицизм, а покупатели GMC являются одними из самых требовательных, когда дело касается качества и долговечности, учитывая коммерческий характер их грузовиков.

«Нам пришлось начинать с нуля», — заявил Восс. «Каждый аспект этого устройства, будь то устойчивость к ультрафиолетовому излучению или чувствительность к температуре, нам пришлось все проверить. Мы прошли обширные испытания, чтобы убедиться, что эта коробка работает в любых погодных условиях. Картина минус 30 градусов. Мы хотим быть уверены, что у ребят, работающих на Аляске и работающих над трубопроводом, не возникнет никаких проблем. До 176 градусов по Фаренгейту, чтобы ребята в пустыне Аризоны показали такую ​​же производительность. Мы проверили удары и все аспекты работы этой коробки в этом широком климатическом диапазоне. На самом деле мы поставили генератор прямо напротив боковой панели, запустили его до тех пор, пока он не достиг установившейся температуры, отодвинули генератор и ударили молотками по панели. С коробкой это ничего не сделало».

Тестирование также включало физическое насилие, призванное заставить владельцев грузовиков плакать. GMC сбросила на платформу шлакоблоки, 1800-фунтовую партию гравия и 450-фунтовые стальные бочки, наполненные водой.

«Благодаря геометрии CarbonPro мы улучшили ударные характеристики в шесть раз», — сказал Восс. «В эту кровать можно вложить в шесть раз больше энергии без повреждений, чем в стальной ящик. Сбрасывать с борта грузовика такие вещи, как ящики с инструментами и тому подобное. Эта коробка в шесть раз прочнее».

Однако дело не только в воздействиях и температурах. Кровать CarbonPro также должна была выдерживать разливы химикатов.

«Углеродное волокно очень агрессивно в присутствии других металлов», — объяснил Восс. «Команде пришлось проделать большую работу, чтобы спроектировать и спроектировать такое исполнение, чтобы в этой коробке практически не существовало гальванической коррозии. Мы использовали 1200 различных химикатов, чтобы гарантировать, что все эти различные применения и способы использования не будут визуально разрушать углеродное волокно и не будут влиять на его структурные характеристики. Мы прошли все эти этапы, чтобы наши клиенты могли полноценно пользоваться своим автомобилем».

Как купить кровать CarbonPro

GMC ожидает, что спрос на кровать CarbonPro превысит текущие производственные мощности, поэтому в 2019 году она будет доступна в ограниченном количестве. Сьерра КарбонПро Версия будет доступен на Sierra Denali 1500 и Sierra AT4 1500 2019 года. CarbonPro будет доступен в большем количестве в обеих комплектациях в 2020 модельном году. Производство грузовиков CarbonPro начнется в июне, а к лету они появятся в дилерских центрах. GMC не объявила цены, но не ждите, что это будет дешевый вариант.

Рекомендации редакции

• GMC вложила весь свой опыт в производство грузовиков в пикап Sierra EV.