2020 款 Corvette C8：复合材料工程的杰作

今年初，通用汽车 (GM，美国密歇根底特律) 第八代 Chevrolet Corvette 跑车 (C8) 首批量产车从美国肯塔基州鲍灵格林装配线下线。作为车型 67 年历史上“最快、最强入门级 Corvette”，它也是复合材料应用最密集的 Corvette，首次采用中置发动机布局。新款 Corvette Stingray 不仅外观惊艳、性能强悍，还配备众多豪华配置。但不要被颜值与圈速迷惑：这辆车满载复合材料创新。《CW》分两期报道 C8 复合材料应用，始于 2020 年 7 月刊，此为第二篇。

车身结构：下篇

新款 Corvette 拥前后双行李箱，合计容积 12.6 立方英尺/0.36 立方米。两者均采用 42 wt-% 切碎玻纤/乙烯基酯-不饱和聚酯 (VE-UP) 树脂，但因几何与力学要求差异采用不同工艺。前行李箱 (frunk) 采用 0.95 比重 (SG) “浮力”片材模塑料 (SMC) 压缩成型；后行李箱采用专有 PRiME (Prepositioned Reinforcement ensuring Manufacturing Excellence) 工艺，属液体压缩模塑 (LCM) 变体。浮力 SMC 与 PRiME 工艺由 Molded Fiber Glass Co. (MFG，美国俄亥俄阿什塔比拉) 开发。MFG 生产车上所有结构 SMC 与 LCM 成型件。

“虽两者均为浅拉深长壁，但 frunk 尺寸较小可压缩成型,” Corvette 车身结构主管工程师 Chris Basela 解释。“后行李箱需更高力学性能，几何难以用 SMC 料团填充。PRiME 工艺允许改变纤维长度，我们在预制件中使用更长预置增强材料。让树脂[而非玻纤]流动证明是最佳路径。”

巧妙工程与新材料是 C8 发动机散热关键。多条主冷却路径（车门后后进气口、前轮罩通风口、外侧冷却进气口）向高复杂度进气道供气，引导气流穿车身掠过发动机，经铝网通风口和玻璃隔板两侧 SMC 贴花排出。贴花采用 MFG 浮力 (0.95-SG) SMC (切碎玻纤/UP-VE 树脂)。低挥发性有机物 (VOC) 材料减少排放，消除后进气道共振器需求，同时降低成本与质量 (2.4 公斤)。

巨大的、客户可见的后环绕框架——64×69×24 英寸 (163×175×61 厘米)——包围乘员舱后半部，采用增韧 1.2-SG SMC 压缩成型。这种混合增强材料含 15% 碳纤维体积分数 (FVF) 和 30% 玻纤 FVF，低 VOC UP 树脂，耐发动机舱高温。框架为所有后部外饰内饰面板提供尺寸基准，柔性设计支持多车型变体。得益大幅零件整合，取消二次连接，增加内饰包装空间，降噪振声 (NVH)，改善车身结构与密封性能，提升后备箱视野，较上代减重 15% 并降本。“考虑到零件尺寸近 6×6 英尺高、2 英尺深，我们实际上让材料在模具中‘上坡流动’，首模时我们都有点紧张,” Basela 回忆。

同样有趣的是隔板 (中窗框架)，由 MFG 定制配方解决高热噪挑战，因车舱此处直对 V8 发动机。玻纤增强结合铍石墨填料于低 VOC VE-UP 树脂中，极有效阻隔声传入乘员舱，从而免除二次隔音对策。这降低成本、增加内饰空间与乘客舒适度，改善车身密封与 NVH。“比重 2.2，这是我头一次被要求给复合材料零件增重而非减重,” Basela 笑道。

闭合件与饰件

外饰车身面板均为粘接 (内/外板)、喷漆、增韧 1.2-SG SMC (22-28% FVF 玻纤/UP 树脂，视部件而定)，供应商为 Continental Structural Plastics (CSP)，帝人集团旗下公司 (美国密歇根奥本山)。通过螺栓固定复合材料闭合件，GM 实现 C8 激进造型、空气动力学与功能性冷却集成，以通用件在多车型上实现性价比轻量化。所有车身面板在车身位置通过“skuk 系统”在线喷漆，采用鲍灵格林创新机器人湿砂工艺。

另一创新是单组分触变硅酮弹性体泡沫垫片涂覆于 SMC 服务门背面，服务门位于后行李箱（轿跑 1 个、敞篷 2 个），供客户维护空滤系统。因临近发动机舱，指定高性能原位发泡 (FIP) 弹性体 (Dow Silastic 3-8186，美国密歇根米德兰) 耐持续 392°F/200°C，提供耐久密封且具优异抗压缩永久变形，即使反复开合。GM 称多数模切泡沫垫片会在持续如此高温下熔化或失效。涂覆后 167°F/75°C 热处理 10 分钟发泡膨胀，免模切成本与废料。服务门本身为增韧 SMC (42% FVF 玻纤/VE-UP 基体)。Gentex Corp.（美国宾夕法尼亚卡本代尔）用耐热耐磨铝箔凯夫拉芳纶织物 (杜邦纤维) 生产隔热罩，为车门内侧提供额外热防护。

GM 在 C8 上采用第二代全自动精密车轮平衡系统。与 3M (美国明尼苏达圣保罗) 和 ESYS Automation (美国密歇根奥本山) 共同开发，高密度 (5.8-SG) 定制磁性复合材料轮毂配重替代传统手工粘贴的冲压金属配重 (喷漆钢、锌、铅)。新系统用大卷带胶挤出带，含 67% 体积分数后工业耐腐蚀可回收钢合金于氟聚合物基体中。自动系统检测每个车轮，按更小精准增量切割粘贴定制配重带段，改善乘坐感降低轮胎磨损。同时减少装配时间成本、简化库存、消除废料与人工，颜色选择比金属配重更多。

轿跑车顶三种饰级：喷漆低密度增韧 SMC (CSP 供)；透明硬涂聚碳酸酯 (PC)；透明涂层/明纹碳纤维复合材料带喷漆边缘 (deBotech Inc.，北卡罗来纳州穆尔斯维尔)。CSP 还供应多款 A 级增韧 1.2-SG SMC 面板用于敞篷车电动硬顶系统。

其他外饰件含喷漆热塑性聚烯烃 (TPO) 前保险杠上下部，下部集成导流管导风冷却刹车 (仅 Z51 套装) 与外侧换热器。外格栅与刹车冷却通风口为喷漆丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 (ABS)。

上后保险杠为原色成型 (MIC) TPO，但下后保险杠总成为 A 级喷漆 1.2-SG SMC (玻纤/UP 树脂)，因零件紧贴高温排气尾管。SMC 优异力学性能让 GM 设计无支撑短后悬、用更大连接间距防下垂。低速追尾时 SMC 比热塑性材料更有效分散载荷。支架与后驻车传感器粘接于 SMC。据称这是 SMC 保险杠护板首次用于大批量车型。

后备箱盖贴花：上部喷漆 PC/ABS，侧通风口 SMC 铝网，下部贴花 SMC 承受发动机直热。这些 SMC 面板由 LyondellBasell Quantum Composites Inc.（美国密歇根贝城）生产。门把手释放开关为 PC/ABS，后进气口为 SMC。基础款配喷漆 ABS 吹塑尾翼，后排气格栅为喷漆 ABS 注塑。A 柱与顶棚贴花、外后视镜盖、散热器进气格栅均为喷漆 ABS。视选装包而定，增韧 SMC 前下翼与吹塑 TPO 或碳纤维复合材料前分流器/扩散器——deBotech 用 Solvay Composite Materials (美国佐治亚阿法雷塔) 预浸料生产的透明涂层/明纹碳/环氧——提供额外空气动力稳定性。增韧 SMC 后扩散器与来自 MFG 的 A 级喷漆 SMC 下后保险杠配合。

高级碳纤维饰件包含内外多处透明涂层/明纹碳纤维饰条：后视镜盖、前格栅嵌件、前分流器、附件翼、发动机舱盖、内饰门开关面板、门槛装饰、仪表盘饰条、门把手盖、侧围贴花、行驶控制面板。这些部件由 deBotech、SMI Composites LLC（美国佐治亚科默）和 Plasan Carbon Composites（美国密歇根威克森）生产。

技术进阶

2020 Corvette 已斩获多项行业大奖，含 2020 MotorTrend 年度车、2020 Automotive News PACE 合作伙伴奖、美国塑料工程师学会 (SPE) 多项大奖含 2019 车辆工程团队奖。“尽管新款 Stingray 中置发动机架构占据头条，但无论发动机在驾驶员前方还是后方——八代 Corvette 始终推动汽车材料技术前沿,” 全球 Corvette 执行首席工程师 Tadge Juechter 补充。“推进技术是我们的核心。”