复合材料对于移动设备行业来说并不是什么新鲜事。公司多年来一直在使用这种塑料混合动力车，以满足重量要求和防锈性。复合材料组件的独特之处在于用预染色材料成型。
由伊利诺伊州沃伦维尔IC Corp.制造的CE Model校车采用两块复合材料面板，将车身的线条从较小的发动机外壳过渡到较大的乘客舱。最初的规格要求将复合材料模压成型，然后涂成客户所需的颜色，但自2006年以来，该公司一直在用彩色模压零件，同时节省了数十万美元的生产成本。国际卡车与发动机公司高级产品开发工程师Troy Campbell表示:“仅在这部分，取消喷漆工艺每年就可以节省超过35万美元。”
不是普通的塑料
根据弗吉尼亚州阿灵顿的美国复合材料制造商协会的说法，并非所有的塑料都是复合材料。大多数塑料都是纯塑料，比如玩具和汽水瓶，但当需要强度等附加性能时，增强纤维就会与塑料结合，形成与其重量相称的最坚固的材料。
复合材料，或纤维增强聚合物(FRP)复合材料，是热塑性塑料或热固性树脂与纤维增强材料如玻璃，碳或芳纶的组合。玻璃钢复合材料还可以含有填料、添加剂或芯材以获得额外的好处。“FRP比许多替代材料具有更高的强度重量比，”wusaukee复合材料公司的技术销售代表Tom Pennington说。
三井化学美国公司位于纽约州拉伊布鲁克，是日本东京三井化学公司的美国子公司，专注于特种聚合物和工程塑料、功能材料和胶粘剂树脂的开发。
NOTIO是一种柔韧、低密度、透明的弹性体，由三井提供。将NOTIO添加到化合物中，特别是聚丙烯(PP)中，可实现抗冲击、抗划伤和耐热性，具有弹性，弯曲时不会变白。
然而，结合不同的元素并不能创造出一种全新的材料。相反，每个元素都保留了自己的特性，这使得材料的强度保持完整。在机器上使用复合材料可以获得的好处包括但不限于:
- 重量轻
- 高强度
- 耐蚀性
- 有力量的柔韧性
- 高电气强度(绝缘子)
- 易于形成
- 维修费用低
- 长期耐用性
- 部分整合
积极的增援部队
沃索基复合材料公司的技术销售代表Jerry Wamboldt解释了从复合材料组件中可以获得的某些好处。“玻璃纤维和复合塑料坚固、耐用、美观，是结构和非结构部件的经济材料解决方案。”
复合材料的最大好处之一是减轻重量。印第安纳州沃克顿Polygon公司销售副总裁Kirk Martin说:“几乎所有行业都要求轻质、耐腐蚀的材料。高速公路卡车市场一直对用于气缸、结构元件和空气罐等应用的玻璃纤维复合材料感兴趣。节省下来的每一英镑都可以以更有效的方式使用，特别是在我们接近2010年的下一个排放标准要求的时候。飞涨的燃料价格使得复合材料越来越成为最大强度重量比的首选材料。”
Jim Schwarz是Able Mfg的总裁兼首席执行官。密苏里州乔普林的& Assembly LLC公司表示，“复合材料部件可以设计成与钢相同的载荷。零件通常以最小厚度成型，以减轻重量，并尽量减少成型周期时间。”
复合材料的抗损伤性能优于钢、铝或纯热塑性板。施瓦茨说:“它们在低温下不会脆性，也不会像热塑性塑料那样在极端高温下熔化，而且通常比同等强度的钢铁部件轻30-40%。”
复合材料组件通常可以降低制造的复杂性，更重要的是，通过整合部件，这通常会加速设计完成和模型引入，从而降低成本。”
一个单一的复合成型可以取代多达15-20个单独的钢部件和紧固件，”施瓦茨说。按照同样的思路，复合材料零件的加工成本可以比同类金属零件少80%。钢零件通常需要一系列冲压模具来生产所需的形状，此外还必须随后组装多个部件。在大多数情况下，一个或两个模具和压力机取代了整个多工位冲压生产线。
施瓦茨说:“归根结底，复合材料提供了更低的成本、更小的公差和更少的组装要求，特别是在小批量产品中。”
还要考虑到复合材料部件在暴露于水分或盐中时不会生锈或腐蚀。如果没有氧化问题，复合材料将比车辆上的大多数钢部件更耐用。其固有的耐化学性和尺寸稳定性使其非常适合发动机部件，如气门盖和油底壳。
复合材料部件的另一个特性是它们能够降低噪声、振动和刺耳度(NVH)。随着人们对提高燃油效率的需求不断增加，不仅零部件和设备需要变得更轻，而且公司也越来越多地转向混合动力选择。复合材料有助于使机器更安静，以便在公共工程中更多地使用和接受。机器噪音越小，混合动力系统就越容易被接受，并在移动设备工业中进一步提高环境效率(见第40页的混合动力技术文章)。
施瓦茨指出，复合材料的另一个优点是“与金属不同，复合材料提供了无限的‘拉伸深度’范围。冲压金属在被拉伸形成垂直壁时变得更薄，而复合材料能够在整个部分上保持恒定的横截面厚度。在金属中不可能或在经济上不可行的形状可以在复合材料中相对容易地制造出来。”
建设性的批评
虽然复合材料似乎是制造和提高效率的答案，但这种材料的使用也有潜在的下降。有人担心，复合材料在暴露在紫外线照射下(就像我小时候后院褪色的塑料游乐场滑梯，从明黄色变成暗米黄色)或长时间加热和水，以及化学和溶剂腐蚀等天气条件下更容易降解。
潘宁顿说:“大多数建筑和农业公司都需要高质量的饰面。凝胶涂层的开发是为了满足终端用户日益增长的需求，它具有能够承受恶劣环境因素并且需要较少维护的化妆品表面处理。与以前的胶衣相比，它们具有显著的保光度，减少白垩斑，并能更好地抵抗紫外线，水和污染物的恶化力量。
“这些胶衣还提供了超强的抗裂性，这是前几代人的缺点。复合材料部件在建筑领域已经经受了30多年的极端考验。与金属不同，复合材料不易腐蚀。由玻璃纤维增强聚合物(GFRP)制成的材料被证明在腐蚀环境中具有更长的使用寿命。
潘宁顿说:“可以通过用轻质核心加固薄外壳来获得刚度，在不大幅增加重量的情况下提供刚性部件。”
基于硅的硬涂层能够持久，高光泽完成持久保护外部塑料部件表面。由于对高性能的期望，康涅狄格州威尔顿的Momentive performance Materials公司开发了一种由硬涂层面漆和底漆组成的双组分硅酮硬涂层体系。该涂层可以提供保护，免受各种因素的影响，似乎比其他硬涂层系统的使用寿命长两到三倍。
施瓦茨谴责了对复合材料的批评，他说:“复合材料行业并不认同这种观点，因为复合材料被用于许多外部部件。复合材料天生耐腐蚀，因此，耐化学品和溶剂不是问题。”
Polygon的Martin表示:“就我们的玻璃纤维复合材料组件而言，我们提供了一种坚韧的材料，与金属相比，它在气候退化和耐化学物质和溶剂方面具有优越的性能。它们比金属部件更柔软，但在恶劣的应用场合也能表现良好。”
虽然这些担忧随后得到了解决或驳斥，但仍存在一个问题:材料的柔软性。虽然复合材料在耐久性方面可以与金属材料竞争得相对较好，但表面的划痕会破坏车辆的外观，也会破坏涂层提供的任何保护元素。
IC公司的解决方案是在成型前将材料与颜色浸渍，使划痕更好地隐藏起来，同时提供油漆无法提供的内置保护。
该材料是由德克萨斯州曼斯菲尔德索尔维工程聚合物公司开发的INDURE X-210A聚烯烃合金。所需的表面耐久性是内置在材料本身的。索尔维汽车业务技术经理Mitesh Shah表示:“INDURE系列聚烯烃合金的技术旨在为未喷漆部件提供抗划伤和抗损坏性能。“油漆对石头和砾石的损坏提供了较差的保护，因为一旦油漆脱落，耐候性就会降低。”
比较和对比
随着复合材料的应用越来越广泛，MI奥沃索沃索基复合材料公司Nero Plastics Div的副总裁Kevin Hughes说，他们的大多数复合材料应用都是由钢材转化而来的。最初的讨论集中在减重目标上(等效的复合材料部件通常可以实现30-50%的钢减重或40%的铝减重)，并在此基础上进一步发展。
“成型组件为复杂形状和弯曲面板提供了更大的设计灵活性和造型选择。由于拉伸限制，这对于钢或铝来说是不可能的，而且还因为没有同等的低成本成型选择，特别是在小批量领域，当然也没有相同的成型零件的重复性，”Hughes说。此外，他继续说，模压部件允许重要的部件固化。
休斯继续说道:“复合材料不会生锈，当客户的产品使用寿命超过30年时，这一点很重要，而且这种材料对钢或铝具有优异的抗凹痕和抗叮叮性能。”
可以制造。从金属，热成形塑料和复合材料生产产品，根据许多因素选择合适的材料。施瓦茨说:“我们大部分卡车驾驶室都是用金属(低碳钢、铝、不锈钢)制造的，大部分卡车引擎盖是用复合材料制造的。”“大多数出租车的内部都是由塑料制成的。卡车驾驶室很大，有多个部件，如车顶、侧面和地板，以及窗户和门。”将多个部件组合成一个驾驶室，使金属成为Able的首选材料。如果腐蚀或重量是主要因素，则使用铝，否则使用温和的涂漆钢。
“卡车引擎盖有两个侧面和一个顶部，可以轻松构建一个单一的复合工具。复合材料在这方面取得了进展，降低了成本，提供了可靠的部件。一般来说，由于成本原因，体积越大，使用的金属就越多。金属冲压件更贵，但每小时产量最高，在更高的产量下降低了成本。”
马丁解释说，Polygon的玻璃纤维复合材料比热塑性材料更坚固。“两者在耐腐蚀性和密度方面都具有相似的性能。与钢构件相比，玻璃纤维复合材料的强度等级略低。与铝和青铜等其他金属相比，玻璃纤维复合材料具有同等或更高的强度能力。”
虽然没有适用于所有应用的完美材料，但塑料复合材料确实可以解决目前出现的问题，即排放法规，这与依赖于车辆重量的燃油效率直接相关。
