而制動踏板，也就是人們俗稱的“腳剎”，卻因為與汽車的安全性有著更為密切的關(guān)系，對自身的強度、剛度、扭轉(zhuǎn)載荷有著更高的要求，彼時尚未實現(xiàn)從金屬向復合材料的轉(zhuǎn)變。

 

    來自德國的汽車一級供應商Boge Rubber & Plastics Group（以下簡稱Boge）宣稱推出了世界上首個量產(chǎn)熱塑性復合材料汽車制動踏板，滿足了汽車廠對安全性和經(jīng)濟性的要求。

     這款創(chuàng)新的制動踏板采用了獨特的設(shè)計方案，混合使用了三種不同的復合材料，引入了與眾不同的生產(chǎn)工藝。

 

     Boge公司專業(yè)從事汽車減振、傳動、底盤、輕量化模塊以及踏板箱（包括制動、離合、油門）相關(guān)零部件的研發(fā)和生產(chǎn)。自2008年起，公司開始使用連續(xù)纖維有機板和短切玻纖，利用復合模塑工藝（overmoulding）生產(chǎn)汽車零部件。2018年，又引入了熱塑性單向帶，并通過工藝的創(chuàng)新縮短了生產(chǎn)周期、降低了成本、擴大了業(yè)務(wù)量。

 

    “2015年的某一天，老板跟我說，這些創(chuàng)新都很不錯，但是如果能尋找到更大的應用市場，把用量提升上去就更好了。”Boge公司全球創(chuàng)新中心總經(jīng)理Daniel Häffelin博士工程師表示，“于是，我們的工程師團隊一起做了頭腦風暴，最后把目光聚焦到汽車制動踏板這一細分產(chǎn)品上了。”

 

     想要說服汽車制造商采用新的產(chǎn)品，必須充分證明它的經(jīng)濟性。“我們認為現(xiàn)有工藝已經(jīng)把生產(chǎn)周期壓得夠短了，進一步下調(diào)的空間有限，所以唯一的出路就是通過提高纖維的使用效率來降低成本。”

 

     然而，簡單地減少用量，把制動踏板做得更小、更薄顯然行不通，因為制動踏板對形狀和尺寸有嚴格的要求，更不用說對它關(guān)系著汽車的整體安全性能。因此，研究的方向鎖定在如何對纖維取向進行精準的控制，從而減少部件的壁厚和非關(guān)鍵區(qū)域的纖維用量上。

 

     “想要減少纖維用量，還要保持足夠的強度和剛度，在運動和醫(yī)療市場上的通常做法是引入拾-放設(shè)備（Pick-and-Place），但是那樣做太貴了。”Boge公司首席執(zhí)行官Torsten Bremer博士表示，“于是，我們不得不嘗試尋找新的工藝路徑。”

 

     “當時我們已經(jīng)開始和一些汽車廠家合作研發(fā)全復合材料制動踏板。”Boge公司執(zhí)行副總裁Burkhard Tiemann回憶說，“我們在2015年向他們做出了承諾，3年后我們做出了第一批產(chǎn)品。”

 

    三種材料的混合使用

 

    Boge公司針對制動踏板的不同位置分別使用了三種不同的材料。

 

     1. 殼結(jié)構(gòu)是踏板的主要承重結(jié)構(gòu)，需耐受最高3000牛頓的壓力，同時還需要保證它足夠輕薄、性價比足夠高。為此，Boge公司選用了德國朗盛公司生產(chǎn)的連續(xù)玻纖有機板。

 

     2. 對于有機板上需要局部增強的部分，Boge公司使用了美國塞拉尼斯公司提供的單向玻纖帶，并遵照汽車廠商對特定溫濕度條件下材料應變曲線的要求，通過有限元分析的方法計算出鋪放的路徑。

 

     3. 另外，為實現(xiàn)踏板中的功能性幾何形狀，Boge公司使用了由多個供應商提供的短切玻纖，利用復合模塑工藝形成加強筋和其他輔助結(jié)構(gòu)。

 

    與上述3種增強材料配合使用的基體材料，是已在汽車行業(yè)中廣泛采用的黑色尼龍6。如果汽車廠商另有要求，Boge公司亦可在復合模塑工藝過程中使用尼龍6,6作為替代。