Eerder dit jaar rolten de eerste exemplaren van de achtste generatie Chevrolet Corvette sportwagens (C8's) van General Motors Co. (GM, Detroit, Mich., VS) van de band in GM's Bowling Green, Ky., VS assemblage-lijn. Beschreven als de "snelste, meest krachtige instap Corvette" in het model's 67-jarige geschiedenis, is het ook de meest composiet-intensieve Corvette, en de eerste met een mid-motorconfiguratie. Niet alleen is de 2020 Corvette Stingray mooi en snel, maar het is ook uitgerust met een reeks luxe-functies. Laat u echter niet door het goede uiterlijk en de snelle baantijden misleiden: er zit genoeg composietinnovatie in deze auto. CW's twee-delige verslag over composietgebruik in dit voertuig begon in de juli 2020-uitgave. Dit is deel 2.

Carrosseriestructuur: deel B

De nieuwe Corvette heeft niet één maar twee kofferruimtes die, gecombineerd, 12,6 kubieke voet/0,36 kubieke meter lading bevatten. Beide kofferruimtes worden geproduceerd in 42 wt-% gesneden glasvezel/vinylester-onverzadigde polyesters (VE-UP) hars, maar gebruiken verschillende processen gedreven door geometrie en mechanische eisen. De voorste koffer (frunk) is compressie-gevormd 0,95-specifiek gewicht (SG) "float" sheet molding compound (SMC), terwijl de achterste koffer gevormd wordt via het eigen PRiME (Prepositioned Reinforcement ensuring Manufacturing Excellence) proces, een liquid compression molding (LCM)-variant. De float SMC en het PRiME-proces zijn ontwikkeld door verwerker Molded Fiber Glass Co. (MFG, Ashtabula, Ohio, VS). MFG produceerde alle structurele SMC- en LCM-onderdelen op de auto.

"Hoewel beide ruimtes gekenmerkt worden door ondiepe trekken, lange trek-muren, is de frunk kleiner dan de achterkoffer, en kon gecomprimeerd gevormd worden," legt Chris Basela, Corvette carrosseriestructuur-leidingenieur, uit. "De achterkoffer had hogere mechanische prestaties nodig en was een lastige geometrie om met een SMC-lading te vullen. Omdat het PRiME-proces ons laat de vezellengte veranderen, konden we langere pre-gepositioneerde versterking in ons preform gebruiken. Het laten stromen van de hars [niet het glas] bleek de beste aanpak."

Slimme engineering en een nieuw materiaal waren de sleutel tot het koelen van de C8's motor. Meerdere primaire koelpaden (achterinlaten achter elke deur, voorwielhuis-ventilaties, en buitenafkoelinlaten) voeden hoog complexe inductiekanalen die lucht door het voertuig en over de motor leiden, voor ejectie door aluminium-mesh-ventilaties en SMC-appliques aan weerszijden van het glaspartition dat de Corvette-motor toont. De appliques zijn gemaakt met MFG's float (0,95-SG) SMC (gesneden glas/UP-VE hars). Laag in vluchtige organische stoffen (VOS), vermindert het materiaal emissies en elimineert de noodzaak voor resonators op achter-inlaatkanalen, terwijl kosten en massa (2,4 kilogram) verminderd worden versus alternatieve technologieën.

De massieve, klant-zichtbare achter-omringframe – 64 bij 69 bij 24 inch (163 bij 175 bij 61 centimeter) – dat de achterhelft van het passagierscompartiment omringt, is compressie-gevormd in versterkte 1,2-SG SMC. Dit hybride-versterkte materiaal bevat koolstofvezel bij 15% vezel-volume-fractie (FVF) en glasvezel bij 30% FVF, met een laag-VOS UP-hars, geformuleerd om motor-ruimte-hitte te weerstaan. De frame vormt de dimensionale basis voor alle achter-exterieur- en interieur-panelen, maar flexibel ontwerp stelt het in staat om voor meerdere modelvarianten gebruikt te worden. Dankzij significante onderdeelconsolidatie werden secundaire bevestigingen geëlimineerd, wat interieurpakketruimte vergroot, geluid/trillingen/hardheid (NVH) vermindert, betere carrosseriestructuur en afdichtingsprestaties biedt, achterluik-zichtbaarheid verbetert en massa (15%) en kosten verlaagt versus de uitgaande frame. "Gegeven de grootte van dit onderdeel, wat bijna 6 bij 6 voet hoog is en 2 voet diep, moesten we het materiaal in de vorm ophoog laten stromen, dus we waren allemaal een beetje bezorgd bij die eerste schot," herinnert Basela.

Even interessant is de scheidingswand (midden-vensterframe), die op maat geformuleerd werd door MFG om hoge hitte en geluidsuitdagingen op te lossen, aangezien dit deel van de cabine direct boven de V8-motor zit. Glasvezelversterking gecombineerd met beryllium-graafietvuller in laag-VOS VE-UP-hars dempt geluidsoverdracht naar het passagierscompartiment zo effectief dat het de noodzaak voor secundaire geluiddempingsmaatregelen elimineerde. Dat zette op zijn beurt kosten, interieurpakketruimte en passagierscomfort, en verbeterde carrosseriafdichting en NVH. "Met een specifiek gewicht van 2,2, is dit het eerste composietonderdeel waar ik ooit om gevraagd ben om massa toe te voegen in plaats van eraf te halen," lacht Basela.

Afsluiters en trim

Exterieure carrosseriepanelen zijn allemaal gelijmd (binnen/buiten), geschilderd, versterkte 1,2-SG SMC (22-28% FVF glasvezel/UP-hars, afhankelijk van component) van Continental Structural Plastics (CSP), een Teijin Groep-bedrijf (Auburn Hills, Mich., VS). Door composietafsluiters te bouten, bereikt GM de C8's agressieve styling, aerodynamica en functionele koelintegratie, met kosteneffectieve gewichtsbesparing op meerdere modelvarianten met gemeenschappelijke onderdelen. Alle carrosseriepanelen worden inline geschilderd op een "skuk-systeem" in voertuigpositie, met behulp van Bowling Green's innovatieve robotische nat-schuurproces.

Een andere innovatie betreft het gebruik van een één-deel, thixotrope siliconen elastomere schuimgendichtsel aangebracht op de achterkant van SMC-service-deuren, die in de achterkoffer liggen (één op coupés, twee op cabriolets), en klanttoegang tot het luchtfiltersysteem toestaan. Vanwege de nabijheid van de motorruimte, werd de hoge-prestatie schuim-in-place (FIP) elastomeer (Silastic 3-8186 van Dow, Inc., Midland, Mich., VS) gespecificeerd om continue-gebruikstemperaturen tot 392°F/200°C te weerstaan terwijl het een duurzame afdichting met uitstekende compressie-set-weerstand biedt, zelfs na herhaalde open/dicht-cycli. GM rapporteert dat de meeste andere gestanste schuimen en dichtingen of gesmolten of afgebroken zouden zijn onder continue blootstelling aan dergelijke temperaturen. Na dosering wordt het aangebrachte dichtsel warmtebehandeld bij 167°F/75°C gedurende 10 minuten om het schuim te expanderen, wat stansekosten en afval elimineert. De deuren zelf zijn versterkte SMC (42% FVF glas in een VE-UP-matrix). Warmteschermen, geproduceerd door Gentex Corp. (Carbondale, Pa., VS) met hitte- en slijtvaste gealuminiseerde Kevlar-aramid-stoffen (vezel van DuPont de Nemours, Inc., Wilmington, Del., VS), bieden de deurbinnen extra thermische bescherming.

GM gebruikte ook zijn tweede generatie, volledig geautomatiseerde precisie wiel-balanssysteem op de C8. Ontwikkeld met The 3M Co. (St. Paul, Minn., VS) en ESYS Automation (Auburn Hills, Mich., VS), vervingen de hoge-dichtheid (5,8-SG) composiet wielgewichten met aangepaste magnetische eigenschappen traditionele gestempelde metaalgewichten in geschilderd staal, zink of lood die specifieke massa hebben en handmatig aan wielen moeten worden aangebracht. Het nieuwe systeem gebruikt grote spoelen van geëxtrudeerde tape met lijmlaag die 67% per volume post-industriële, corrosie-vrij, volledig herbruikbare staallegering in een fluoropolymere basis bevatten. Het geautomatiseerde systeem onderzoekt elk wiel, knipt en brengt aangepaste gewichts-tapesegmenten in kleinere, nauwkeurigere incrementen aan om de rit te verbeteren en bandenslijtage te verminderen. Het verlaagt ook assemblagetijd en kosten, vereenvoudigt voorraad, elimineert schroot en arbeid en wordt in meer kleuren aangeboden dan metaalgewichten.

Coupé-daken zijn beschikbaar in drie trim-niveaus: geschilderd, lage-dichtheid versterkte SMC (van CSP); helder, hard-gecoate polycarbonaat (PC); en helder-gecoate/zichtbaar-weefsel koolstofvezelcomposiet met geschilderde randen (van deBotech Inc., Mooresville, N.C.). CSP levert ook diverse Klasse A, versterkte 1,2-SG SMC-panelen voor cabriolet-model inklapbare-daksystemen.

Andere exterieure trim-panelen omvatten in-kleur-gegoten (MIC) thermoplastische polyolefine (TPO) voorste fascia boven- en onderkant, de laatste met geïntegreerde kanalen om lucht naar remmen te leiden (alleen Z51-pakket) en buitenaf wisselaars. Buitenrooster en remkoelventilaties zijn geschilderd acrylonitril-butadieen-styreen (ABS). De bovenste achterfascia is in-kleur-gegoten (MIC) TPO, maar de onderste achterfascia-assemblage is Klasse A geschilderd, 1,2-SG SMC (glas/UP-hars), vanwege het deel's nabijheid aan hete uitlaatpijpen. SMC's uitstekende mechanische prestaties stelden GM in staat om een onondersteunde korte achteroverhang te ontwerpen en grotere afstanden tussen bevestigingen te gebruiken zonder doorbuigen. SMC verdeelt belasting ook efficiënt over een groter gebied bij lage-snelheid achterbotsingen dan thermoplasten. Beugels en achter-parkeersensoren zijn aan de SMC gelijmd. Dit wordt gezegd de eerste keer te zijn dat SMC-bumperfascia's op hoog-volume voertuigen worden gebruikt.

Achterluik-appliques bevatten geschilderd PC/ABS voor het bovenpaneel, SMC met aluminium mesh voor zijventilaties en een SMC-onderapplique om thermische belasting direct boven de motor aan te kunnen. Deze SMC-panelen worden geproduceerd door LyondellBasell's Quantum Composites Inc. (Bay City, Mich., VS). Deurklink-vrijgave-schakelaars zijn PC/ABS, terwijl de achterluchtinlaatventilatie SMC is. De basismodel heeft een blaasvormgevormd, geschilderd ABS-spoiler en de achterlucht-uitlaatrooster is injectie-gevormd geschilderd ABS. A-pilier en header-appliques zijn geschilderd ABS, evenals exterieure zijspiegelkappen en radiator-inlaatroosters. Afhankelijk van het optiepakket, dragen een versterkte SMC-voonderflank en een blaasvormgevormd TPO of koolstofvezelcomposiet voorste splitter/diffuser – helder-gecoate/zichtbaar-weefsel koolstof/epoxy geproduceerd door deBotech met prepreg van Solvay Composite Materials (Alpharetta, Ga., VS) – additionele aerodynamische stabiliteit bij. Een achterdiffuser in versterkte SMC past op de SMC-onderste achterfascia in Klasse A geschilderd SMC van MFG.

Het premium koolstofvezel-trim-pakket bevat diverse helder-gecoate/zichtbaar-weefsel koolstofvezel-accenten binnen en buiten, inclusief spiegels, voorrooster-invoeg, voorste splitter, accessoire-vleugel, motorcompartiment-afdekingen, interieure deurschakelplaten, rokkermouldingen, instrumentenpaneel-cluster-bezel, deurgreep-afdekingen, kwartier-appliques en rijcontrole-plaat. Deze componenten worden geproduceerd door deBotech, SMI Composites LLC (Comer, Ga., VS) en Plasan Carbon Composites (Wixom, Mich., VS).

Technologie vooruitgang

De 2020 Corvette heeft al veel prestigieuze industrie-prijzen gewonnen, inclusief 2020 MotorTrend Auto van het Jaar, 2020 Automotive News PACE (Premier Automotive Supplier Contributions to Excellence) Partnerschapsprijs, en diverse prijzen van de Society of Plastics Engineers (SPE), inclusief 2019 Voertuig Engineering Team Award. "Hoewel de nieuwe Stingray's mid-motor-architectuur de koppen domineert, ongeacht waar de motor zit – voor of achter de bestuurder – voor acht generaties hebben Corvettes altijd de stand van zaken in automotive materialentechnologie vooruitgedreven," voegt Tadge Juechter, executive chief engineer-Global Corvette, toe. "Technologie vooruitdrijven zit aan de kern van wat we doen."