Bakom kulisserna med GMC: s Carbon Fiber Pickup Bed

Lastbilssängar har inte förändrats mycket under de senaste 100 åren. De brukade vara gjorda av trä, men på 1960-talet hade biltillverkare gått till stålbäddar för de flesta lastbilar. Stål är tillräckligt tufft för årtionden av användning, men det är också tungt. Dessutom blir stål repat och buckligt om du använder en pickup för seriöst arbete. Detta faktum gav upphov till bedliner-industrin, med plast- eller uretaninsatser och beläggningar för att skydda stålet från skador.

Saker och ting började förändras för några år sedan. För att spara vikt började Honda använda en stålförstärkt kompositpolymerbädd i Ridgeline redan 2006. Ford gick till en säng helt i aluminium för F-150 2015, men det materialet innebär utmaningar eftersom det är lättare att buckla och punktera än plast, och det är svårare att reparera. Viktbesparingarna är dock absolut nödvändiga för att hålla jämna steg med konsumenternas krav på förbättrad bränsleekonomi.

GMC väljer kolfiber

Det första att veta om a kolfiberbädd är att det finns mer än en sorts kolfiber. När de flesta tänker på det här materialet föreställer de sig vackert vävt kolfibertyg inkapslat i klar plast. Det här är sakerna som formas till ultralätta delar för sport- och racerbilar, men den är ömtålig och absolut inte lämplig för en lastbilsflak. För att bädda en säng som är tillräckligt tuff för den misshandel som händer med fungerande pickuper, behöver du en olika material.

"Många frågor jag får är att kolfibrer går sönder", säger Mark Voss, GMCs ingenjörsgruppchef. "Du ser racerbilar träffa väggen och de splittras och flyger isär. Detta är ett mer hållbart eller formbart material, så det har mycket högre seghet. I princip ungefär två gånger hårdheten hos en traditionell komposit.”

Vad Voss och hans team kom fram till var en blandning av en tuff plast förstärkt med en slumpmässig matris av 1-tums längder av individuella kolfibersträngar. Eftersom fibrerna är utspridda i plasten tjockt och slumpmässigt, förstärks materialet åt alla håll. Den vackra kolfiberduken du ser på sportbilar är lättare att bryta längs vävens linjer. Det är viktigt, men det finns mer än så. Plasten som används för att forma GMC-bädden är en annan typ av polymer.

Termoplast vs. Termohärdande

De flesta polymerer som används för produktion av kolfiber är värmehärdande. Enkelt uttryckt bakar du dem som en kaka för att få plasten att stelna. När de har stelnat kan de aldrig bli mjuka igen. Däremot kan härdplaster tendera att vara spröda. Dessa plaster fungerar mycket bra för huvar och tak och alla delar som du inte planerar att slå på men som inte skulle vara lämpliga för en lastbilsflak.

GMC valde en termoplast material för CarbonPro-sängen. Denna plast kan värmas upp och formas om igen och igen. Eftersom det termoplastiska materialet inte är sprött är det mycket motståndskraftigt mot missbruk. Om du undrar om det kommer att smälta, oroa dig inte. Du måste värma upp det här högre än 572 grader Fahrenheit för att göra det mjukt.

"Termoplast är som ett ljus," förklarade Voss. "Jag kan ta ett ljus, smälta ner det, kyla ner det, och i huvudsak kan jag skapa ett helt nytt ljus av det gamla, befintliga ljuset. Fungerar fortfarande likadant, fungerar fortfarande likadant, det är bara i en helt annan form. Så CarbonPro kan faktiskt återanvändas utan att förlora betydande materialprestanda.”

Limning av flera bitar

CarbonPro-lådan är gjord av flera olika delar som är sammanfogade med industrilim. Det självhäftande limmet är minst lika starkt som det omgivande materialet, och GMC: s team gör omfattande tester för att säkerställa att bindningarna är starka. Återigen handlar det om plasten.

"Vi har en lång historia med Corvette," förklarade Voss. "Vi vet hur man gör limfogningstekniker mycket väl i processen, men termisk plast möjliggör alternativa fogningsmetoder. Jag kan ljudsvetsa den, med en vibrationssvets. Låt tankarna flöda lite, vad det kan leda till.”

Varje dag drar produktionsteamet en CarbonPro-säng från linjen och river isär den för att testa bindningarna. De måste använda hammare och bända stänger för att bryta varje tum av limbindningarna. Kort sagt, det går inte isär om du inte verkligen arbetar för att bryta det.

Använd varje bit

Sängens olika delar är individuellt gjutna av ark av termoplastiskt material. Arken går sedan genom en ugn för att få upp dem till temperatur varefter de pressas i jätteformar. När materialet svalnar är det redo för trimning och limning.

Som med alla stämplings- och tillverkningsprocesser finns det alltid en del material över. Men med termoplastkompositen behöver du inte slösa bort något av det.

"ROFT är vårt namn som vi kallar det återvunna materialet," sa Voss. "De tar materialet, strimlar det, värmer upp det och i princip omformar det. Det är så snabbt. Det är så billigt. Det är en mycket effektiv process. Långsiktigt är detta teams mål att använda eller återanvända 100 % av fibern i pickupboxen."

Gör det tufft

Efter Fords intåg i aluminiumsängar valde de flesta lastbilstillverkare att göra det sticka med stål. Konsumenter är smarta att vara skeptiska, och GMC-köpare är bland de mest krävande när det kommer till kvalitet och hållbarhet med tanke på deras kommersiella karaktär.

"Vi var tvungna att börja från ruta ett," sa Voss. "Varje aspekt av detta, oavsett om det är UV-stabilitet, temperaturkänslighet, vi var tvungna att testa allt. Vi gick igenom omfattande tester för att säkerställa att denna box fungerar i alla väder. Bild minus 30 grader. Vi vill försäkra oss om att killarna som arbetar uppe i Alaska och arbetar med pipelinen inte skulle ha några problem. Upp till 176 grader Fahrenheit så att killarna i Arizonas öken skulle ha samma prestanda. Vi testade effekter och alla aspekter av denna box presterade i det breda klimatområdet. Vi satte faktiskt en generator rakt mot sidopanelen, körde den tills den åter nådde stabil temperatur, flyttade bort generatorn och slog i panelen med hammare. Det gjorde ingenting med lådan överhuvudtaget."

Testerna inkluderade också fysisk misshandel utformad för att få lastbilsägare att gråta. GMC tappade askeblock, 1800-punds lass med grus och 450-pund vattenfyllda stålfat på bädden.

"Vi förbättrade slagprestandan med sex gånger med CarbonPro-geometrin," sa Voss. "Sex gånger mer energi kan läggas i den sängen utan att skadas jämfört med stållådan. Att släppa saker som verktygslådor från sidan av lastbilen, sånt. Sex gånger mer robusthet för denna box.”

Det är dock mer än effekter och temperaturer. CarbonPro sängen var tvungen att överleva kemikaliespill också.

"Kolfiber är mycket frätande när det är i närvaro av andra metaller," förklarade Voss. "Teamet fick göra mycket arbete för att konstruera och designa utförandet så att galvanisk korrosion i princip inte existerar på den här lådan. Vi gick igenom 1200 olika kemikalier för att säkerställa att alla dessa olika applikationer och användningsområden inte visuellt skulle försämra kolfibern och inte skulle påverka prestandan strukturellt. Vi gick igenom alla dessa steg för att säkerställa att våra kunder får ett helt liv av sitt fordon.”

Hur man köper en CarbonPro-säng

GMC förväntar sig att efterfrågan på CarbonPro-bädden är högre än nuvarande produktionskapacitet, så den kommer att vara tillgänglig i begränsad omfattning under 2019. De Sierra CarbonPro Edition kommer att vara tillgänglig på 2019 Sierra Denali 1500 och Sierra AT4 1500. CarbonPro kommer att finnas tillgänglig i större mängd på båda modellerna för 2020 års modell. CarbonPro-lastbilstillverkningen börjar i juni, med lastbilar tillgängliga i återförsäljare till sommaren. GMC har inte meddelat prissättning, men förvänta dig inte att det är ett billigt alternativ.

Redaktörens rekommendationer

• GMC hällde all sin lastbilstillverkningsexpertis i Sierra EV-pickupen