GMT材料在轿车轻量化设计中的应用
轻质GMT
轻质GMT板材产品介绍 汽车用内饰件材料相关性能对比
GMT板材与其他材料吸声数据 比（1600g/m2,D=4.0mm）
80
70
60
GMT
PU
50
glasswool
Carbonfibersheet
40
30
20
10
0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
频率f/Hz
轻质GMT板材产品介绍
二、生产工艺介绍
强度方面 轻质GMT片材强度高、刚性好、可制作高拉伸内饰件(商务车、重型卡车、大客车、轿车、工程机
械车的顶棚系列产品);PU板刚性差强度低。 冲击韧性方面
轻质GMT片材冲击韧性好，富有弹性,从而不易折断,适合做轿车的行李箱、搁物架、新型地垫以及 商务车和客车的空调通道,底护板等饰件;而PU板冲击韧性差,易折断,生产损坏率高。 气味方面
数据来源：轻质GMT板材制备技术与发展现状[J]
材料名 密度
称
g.cm3
轻质 GMT 麻板
木粉板
PU板
0.150.8
0.851.05
1.11.2
0.70.8
拉伸强度/MPa 纵向 横向
18.2
7.2Βιβλιοθήκη 热变形 温度（ ℃）膨化率 100%
环保性
92-100 100 可回收
8.3
GMT材料在轿车轻量化设计中的应用
上海交通大学硕士学位论文GMT材料在轿车轻量化设计中的应用姓名：赵勇申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：沈利冰;胡敏20090401GMT材料在轿车轻量化设计中的应用摘要汽车的轻量化设计直接影响到车辆的安全性和燃油经济性。
目前，轿车轻量化新材料的应用已经成为国内外研究的热点。
本文研究GMT 材料在汽车轻量化的应用方法，并以轿车保险杠缓冲梁和后备胎支架零件的新材料替换方案为实际应用案例进行了验证。
所提出的新材料设计方案已在汽车企业生产中得到实际应用。
论文具体研究了GMT新材料的材料性能、成型工艺及其在汽车零部件制造过程中的控制方法。
论证了GMT新材料应用于后备胎支架的可行性，研究分析了从材料到模具成型过程的零部件加工工艺，最终将GMT材料应用于实际生产中。
同时研究了保险杠缓冲梁采用GMT新材料代替传统金属材料的可行性，利用有限元分析方法分析材料替换后的整车碰撞安全性，最终验证了新方案能够满足碰撞安全法规要求。
本文主要研究工作体现在以下几个方面：（1）研究分析了GMT新材料的材料特性和原材料的生产方法。
并对GMT材料应用于零部件生产的工艺过程进行研究，对烘温工序和模压工序的控制和需要注意的工艺问题进行系统的研究分析。
为GMT材料成功地应用于后备胎支架设计和保险杠缓冲梁设计提供了基础。
（2）研究了GMT新材料在后备胎支架种的应用可行性，并对后备胎支架设计中所采用的GMT材料的种类，零件生产过程中所采用的烘温工艺和模压工艺的控制进行了系统分析。
（3）对有限元方法的碰撞安全分析进行了阐述，建立了保险杠缓冲梁的有限元模型。
并对采用GMT材料代替传统金属材料前后缓冲梁的碰撞安全性按照碰撞法规ECE R42和RCAR的要求进行了有限元仿真模拟，最终验证了GMT材料在保险杠缓冲梁设计中的可行性。
关键词：GMT，轻量化，缓冲梁，有限元分析THE APPLICATION OF GMT MATERIAL IN AUTOMOTIVELIGHT-WEIGHT DESIGNABSTRACTAutomotive lightweight structure design and automotive passive safety become more and more concerned all over the world. Automotive Materials are the basis of automotive design and competition, the development of automobile technology depends on the development of new materials. In recent years, aluminum alloy, high strength steel, synthetic plastic, composite materials and ceramics are used more and more widely in the automotive industry. In this paper, based on the lightweight structure design and automotive passive safety, the manufacture process of GMT part and the application of GMT material on bumper beam design are discussed.First, the paper presents some basic ideas, applications and development in lightweight structure, new materials and automotive passive safety. Then the performance of GMT material is researched and some work about manufacture process and molding method is done. At last, a bumper beam model for FEA analysis is built and the results are used inGMT material application. The main research works are focused in the following aspects:1. The performance and manufacture of GMT material. The performance of GMT material is discussed, manufacture and molding process is researched. This is a basic study for application of GMT material.2. GMT part manufacture process and parameter analysis. By manufacture, molding and parameter analysis, the heat and molding process are discussed.3. FEA analysis of bumper beam for passive safety. A FEA model of bumper beam is built. The FEA analysis is done based on the ECE R42 and RCAR specification. The results validated the application of GMT on bumper beam.Keywords: GMT, light weight, bumper beam, FEA analysis上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
GMT玻璃纤维毡增强热塑性复合材料
玻璃纤维毡增强热塑性复合材料展开GMT(Glass Mat reinforced Thermoplastics)是玻璃纤维增强型热塑于汽车车身各部位，可替代传统的金属部件，减轻重量，降低成本。
相信GMT材料的应用总结下来具有以下优点：1．比强度高；GMT的强度和手糊聚酯玻璃钢制品相似,其密度为1.01-1.19g/cm，比热固性玻璃钢（1.8-2.0g/cm）小，因此，它具有更高的比强度。
2．轻量化、节能；用GMT材料做的汽车门自重可从26Kg降到15Kg，并可减少背部厚度，使汽车空间增大,能耗仅为钢制品的60-80%，铝制品的35-50%。
3．与热固性SMC（片状模塑料）相比，具有成型周期短、冲击性能好，可再生利用和储存周期长等优点。
4．冲击性能：GMT的吸收冲击的能力比SMC高2.5-3倍,在冲击力作用下，SMC、钢和铝均出现凹痕或裂纹，而GMT却安然无恙。
5．高刚性（GMT里含有GF织物、即使有10mph的冲击碰撞，仍能保持形状）。
除了优异的物理/机械性能之外，作为总成部件，GMT材料产品一体成型的特点决定了它低廉的系统成本，也十分有利于培养专业化、大批量生产和具有模块化供货能力的供应商团队，还将大大提高主机厂对供应商的管理效益。
在汽车工业中的应用1 前端部件欧洲GMT制作汽车前端部件的用量约占汽车总用量的28 % ,Golf A3、Polo AO3、Audi80和小型Audi AB均采用GMT前端部件。
用GMT制作前端部件的优点是可将包括车头灯、风机和散热器座、发动机罩搭扣以及保险杠固定点等功能集于一体，从而取代多个金属部件，与同等强度的钢部件相比，质量可减轻20 %，,生产费用可下降 10 %。
与片状模塑料相比，GMT 前端部件在装配上和防震性上均具有优势。
2 座椅壳体GMT座椅壳体占GMT欧洲汽车用量的20 %，这种座椅壳体可采用不同颜色，如大理石纹或木纹。
3 发动机隔噪罩GMT发动机隔噪罩约占GMT在汽车总用量的20 %，主要是利用了GMT 材料的抗冲击性能和耐低温性能。
gmt工艺技术
gmt工艺技术GMT（Glass Mat Thermoplastic）是一种玻纤增强热塑性塑料工艺技术，被广泛应用于汽车、建筑、家电等行业。
GMT具有高强度、低重量、优良的耐腐蚀性和耐磨性，因此受到了许多制造商的青睐。
GMT工艺技术的制造过程通常分为四个步骤：材料准备、预热成型、冷却固化和后续加工。
在材料准备阶段，玻璃纤维和树脂熔体是GMT制造过程中最重要的材料。
玻璃纤维可以提供强度和刚度，而树脂熔体可以起到粘合剂的作用。
这些材料通过专门的机械设备，如搅拌器或切割机进行混合和切割。
在预热成型阶段，材料将被加热到一定的温度以使其熔融。
然后，将熔融的材料注入到预先设计好的模具中。
模具通常采用金属材料制成，以确保制造的产品具有所需的形状和尺寸。
注入完成后，利用压力将材料充分填充到模具中，并确保其表面光滑均匀。
在冷却固化阶段，注入到模具中的材料会逐渐冷却并固化成所需的形状。
这个过程通常需要一些时间，以确保制造的产品具有所需的强度和刚度。
同时，冷却也可以帮助材料保持所需的形状。
在后续加工阶段，制造出的产品会经过一系列的后续处理工艺。
例如，产品可能需要修剪、研磨或上漆，以满足客户的要求和标准。
此外，还可以增加一些附加的功能和特性，如阻燃、抗紫外线等。
GMT工艺技术的优势显而易见。
首先，由于玻璃纤维的加入，制造的产品具有较高的强度和刚度，能够承受较大的载荷和压力。
其次，GMT制造的产品具有较低的重量，可以减少整体结构的重量，提高燃油效率和运动性能。
此外，GMT工艺技术还具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，使制造的产品更加耐用和可靠。
然而，GMT工艺技术也存在一些限制。
首先，由于制造过程中需要进行高温和高压操作，因此需要使用复杂且耗能较多的设备。
此外，由于材料需要预先混合并加热，所以GMT工艺技术相对于其他工艺技术来说，具有较高的成本。
综上所述，GMT工艺技术是一种高强度、低重量的制造工艺技术，广泛应用于汽车、建筑等行业。
GMT材料介绍及与麻毡板材料对比
GMT材料介绍及与麻毡板材料对比玻璃纤维毡增强热塑性复合材料（GlassMatReinforcedThermorplastic）以玻璃纤维（毡）为增强材料，热塑性树脂为基体，通过加温、加压制成复合材料，简称GMT，是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种，被视为世纪新材料之一。
目前轻质GMT片材及其制品在汽车行业已成为国际上极为活跃的复合材料制品之一。
欧、日、美、韩的车型均使用轻质GMT复合板材做为汽车内饰材料。
轻质GMT片材具有强度高，冲击韧性高，承载性好，耐高温，质量轻，可回收，不易变形，吸音和隔音性好、无气味等优点。
在环保要求日益严格的今天，给轻质GMT赋予了极大的生命力和广阔的应用前景。
片材表面可根据实际要求选择不同的表面覆盖物，如：胶膜、阻隔膜、装饰物、硬聚丙烯薄膜、无纺布、增强材料或不加覆盖物。
该片材使汽车内饰件冲击韧性好，富有弹性，承载性好，从而不易折断。
是做汽车内饰的理想板材。
由于轻质GMT片材强度高、质量轻、无气味、冲击韧性高、耐高温、可再生利用，目前天津丰田、广州本田、广州尼桑已广泛使用轻质GMT片材作为汽车内饰材料。
特点：（1）可回收利用：产品可回收再利用，是真正的环保绿色产品；（2）轻质GMT做成的汽车内饰件在90℃的条件下放置16小时，无异味和有毒气体产生，对人体没有用任何危害；（3）节能性：质量轻，用于汽车可减轻车体重量，节约能源；（4）阻燃性：轻质GMT具有良好的阻燃性能，燃烧速度低于30mm/min，完全符合GB8410－1994中小于100mm/min的要求；（5）强度高：热塑毡具有良好的拉伸强度、弯曲强度，耐冲击性能好，各项性能远远超过麻纤维板、木粉板及聚氨酯等材料；（6）不发霉变潮：因玻璃纤维吸水性差，制品不吸水、不变形、不发霉；（7）蓬松的网状结构时期具有优良的隔音、吸音、减震、透气性能；（8）成型性能：成型简单，成型时间短，生产效率高，同时材料对模具的磨损、腐蚀性小，能满足大批量的稳定生产；（9）具有优良的模具填充性能：轻质GMT在压制成型时，厚度能膨胀到片材厚度的4倍以上，可以成型厚度不均的制品；（10）尺寸稳定性好：产品定型后，无回弹，尺寸稳定性好。
玻纤增强PP在汽车上的应用
玻纤增强PP在汽车上的应用
（1）片材设计，根据模具的形状来切割聚丙烯片材和裁剪玻璃纤维毡，模具自制。（2）平板硫化机的预热，打开平板硫化机后，将其上、下板温度均设定为85℃，压力调为15MPa，并将模具放在上面进行预热。（3）片材的预热，将切割好的聚丙烯片材和玻纤毡放在220℃的电热恒温鼓风干燥箱进行预热（约4min左右即可），以将片材软化进行压缩。（4）将加热后的片材和玻纤毡交替叠合在一起，将其迅速转移到已预热的模具内（放入前应在模具阴、阳模表面均涂覆适量脱模剂）,转移时间应尽量缩短,以避免片材冷却影响其流动性。（5）合模，将聚丙烯片材和玻纤毡的叠合物在液压机压力的作用下使其作充模流动。（6）保压，在压力的作用下，制品在模具中冷却。使其温度降到85℃左右。（7）脱模，取出制品。最后制得厚度约为4mm的玻璃纤维增强聚丙烯板材。
128
160
162
密度g/cm3
1.05
1.2
1.3
玻纤毡增强聚丙烯复合板材的应力应变曲线
风扇叶制备工艺
分别将GB-220、GB-230、GB-130与色母粒按50:1质量比混合，置于鼓风烘箱中，并使料层厚度为4-6cm，再在80℃左右干燥3-4小时，去水分，以避免加工后制品出现银丝。将原料投入注塑机中注塑。
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202X
玻纤增强PP在汽车中的应用
目录
01.
项目背景
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03.
项目概况
02.
项目概况
单击此处添加正文
近年来，随着人们对汽车的安全性、舒适性、环保性以及轻量化的要求，国内外汽车车工业越来越倾向于使用具有冲击韧性好、重量轻、生产效率高、加工成本低、可再生利用等一系列优点的GMT（玻璃纤维增强型热塑性塑料）材料，其优良的特性使之能够在一些汽车半结构制件上取代钢材和铝材。
GMT技术及其在汽车领域的应用
防腐特点，因此，可以根据复合材料的使用环境和介
质条件，对基体树脂进行优选，一般都能满足使用要 求，热塑性复合材料的耐水性优于热固性复合材料。 （５）电性能 一般热塑性复合材料都具有良好的介电性能， 不反射无线电电渡，透过微波性能良好等。由于热
ＧＭＴ性能和特点
国产ＧＭＴ的主要性能比较
表１国产ＧＭＴ主要性能比较
（２）设计自由度大 热塑性复合材料的物理性能、化学性能、力学性 能，都可通过合理选择原材料种类、配比、加工方法、
纤维含量和铺层方式进行设计。由于热塑性复合材
④应用现状与效益，汽车用材料构成比例逐步发 生变化，轿车用材料尤其明显。总体来说，普通钢铁
用量下降，金属材料中高强度钢和轻金属趋于上升，
７５
２００８年
ＧＭＴ应用效益举例
①Ｍｅｒｃｅｄｅｓ型车后椅骨架：原来是钢制，重量
６ｋ∥个，ＧＭＴ重量２ｋｇ／个，减少４ｋ∥个，而且性能 好，易安装，可回收，占空间较小，安全性好； ②（ＶＷ）Ｇｏｌｆ Ａ３型车车前端：原来的金属前端 由１２个零件组成，改为ＧＭＴ加工后，离线装配的零 件有大灯、风扇、散热器格栅、保险杠等组装成整体。 成本下降１０％；单个重量下降３３％（金属：６ｋｇ， ＧＭＴ：４ｋｇ）；可循环使用１０％再生料不影响性能。
二种方案，其一是将基体树脂片直接从挤塑机挤出，
然后与玻纤毡叠合（一般为三层聚丙烯与二层毡结
合），进入钢带加压设备，经加热、加压，使熔融树脂
浸渍玻纤毡，然后经冷却、定长切断，制成片材；另一 方案是先生产出基体树脂片材。然后再和纤维毡叠 合成所需的厚度，进入钢带复合机，加热、加压复合 成ＧＭＴ片材。 ２．３关键技术 ２．３．１界面 界面问题是影响ＧＭＴ材料性能的关键，如基体 树脂分子链上不含活性基团，不能与经过常规偶联
轻质GMT产品解析
国外工艺存在缺点：设备昂贵或加工粉状聚丙烯费用贵。
轻质GMT板材产品介绍 1、本项目产品的特点：
a、生产的轻质GMT板材采用“多混合和双重加固”制造工艺，使聚丙烯纤维和 长玻璃纤维分布均匀、相互浸润，有效地提高了轻质GMT板材的拉伸性能和尺寸稳 定性。
•行李箱盖板 •顶板
轻质GMT板材产品介绍 内饰顶
尼桑Xterra内饰顶 （表面为织物）一次成型 与聚氨酯泡沫复合板相比的优点：
•可回收性 •优良的模压性能 •在气候循环测试中尺寸稳定性好 •符合环保要求，无气味和散发性良好
门板
•重量轻 •极好的承载性能 •极好的延展性（在-40℃ ） •一次成型 •设备费用低 •设计费用低
轻质GMT板材产品介绍
3.应用介绍
汽车内饰应用
•内饰顶 •门板 •后挡板 •高架箱 •座椅背板 •遮阳板 •结构板 •承载板 •其它内饰材料
制造商 比亚迪 广州丰田 一汽丰田 重庆重汽 陕西重汽 广州丰田 昌河铃木 广州本田 道奇 铃木 本田 Acura 尼桑
国外内饰顶应用举例
型号 F6 凯美瑞 马自达6 各型重卡 重卡 系列 雅阁 利亚那 奥德赛 Dakota Axium Civic MDX Xterra 日期 2008 2007 2006 2005 2005 2004 2004 2003 2001 2001 2000 2000 1999
气味方面
目前PU面临的最大问题是在气味难以达标,在轿车中无法达到要求.而轻质GMT在 100℃以下几乎没有任何气味。 回收、环保方面 轻质GMT片材属热塑性材料，是可回收、无公害的环保材料；PU板不可回收,一旦折 坏只能抛弃。
轻质GMT板材产品介绍
轻质GMT片材与麻板相比
重量方面 轻质GMT片材单位面积质量小，能更好降低内饰件的重量，例如某轿车的 衣帽架，麻纤板需要2400g/m⒉的材料制作，而轻质GMT片材只需15001700g/m⒉的材料。 耐热性能方面 轻质GMT片材的耐热温度（92-100℃ ）要高于麻板（最高约80℃ ）；