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CMF | 追求极致的轻量化,用玻纤复合材料打造一款房车

Diudi团队 CMF设计军团号 2022-12-13
产业的发展离不开CMF(色彩、材料、工艺)



Airstream旅行拖车自1930年代以来便成为美国的标志,很容易认出的独特风格:闪亮的铝制外观和圆形的屋顶线条。但该公司最新款Nest by Airstream改变了这一外观。尽管Nest保留了Airstream弯曲的线条,灰色的外观让人想起铝,但它是由一种非常不同的材料——玻璃纤维增强聚合物制成的。Nest的重量仅为1540千克,可轻松被3缸以上家用轿车或者全尺寸SUV牵引。

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复合材料在汽车行业中有非常广泛的应用,随着相关法规的要求,为了达到排放标准,汽车轻量化已成为发展趋势。复合材料相比金属更加轻便,材料强度也不断提高,非常适合用于汽车轻量化设计。


对于一辆房车来说,空间一定要大,宽敞的内部能带来更多家的感觉 ,这也导致需要使用更多的材料;自家房子漏水谁都不会开心,用于旅行的房车在使用时不可避免会遇到各种恶劣的环境,甚至有时需要跋山涉水,所以对其抗腐蚀和耐受性有较高的要求;作为一辆拖车来说,能够轻松被其他汽车一定要保证自身足够的轻便,设计的再好看拖不走不就尴尬了。


玻璃纤维增强复合材料刚好可以符合以上需求,玻璃纤维抗拉强度大,有优良的电绝缘性,是高级的电绝缘材料,也用于绝热材料和防火屏蔽材料。一般只被浓碱、氢氟酸和浓磷酸腐蚀。


小型拖挂房车Nest于2018年4月推出,这并不是Airstream首次使用复合材料。在过去的几十年里,多家拖车制造商就使用这种材料设计并投入生产了很多产品。对于Airstream来说,创始人WallyByum曾经于1955年便设计制造了一款名为Wally Bee的玻璃纤维拖车,并且原型车在1962年旅行了中美洲,不过并没有投入生产。

时间来到2016年,Airstream再次对这种材料产生了兴趣,当时他们看到了罗伯特•约翰斯(Robert Johans)设计的一款小型GFRP拖车。

Airstream负责产品开发和工程的副总裁麦凯•费瑟斯通(McKay Featherstone)表示:“Robert一直在修复小型玻璃纤维旅行拖车,他对它们充满了热情和热爱。”



Johans设计了这些玻璃纤维拖车的升级版,并成立了自己的公司NEST Caravans来建造这些拖车。他最终与Airstream的汽车设计师布莱恩•汤普森(Bryan Thompson)取得了联系。


Thompson把Johans介绍给Airstream的高管,公司非常喜欢他的设计,于是他们买下了NEST的房车。Johans加入Airstream担任NEST项目经理,Thompson帮助Airstream重新设计并改进其设计。


Featherstone表示,NEST经典的Airstream形状以现代的方式诠释利用了玻璃纤维材料的多功能性。这是一款以设计为中心的豪华小拖车。你可以用玻璃纤维材料做一些成型铝材做不到的事情。


和传统的Airstream房车一样,NEST也有半单壳结构。Thompson说:“玻璃纤维外壳要承载负荷,这是一个非常重要的结构挑战,因为你要穿过坑洼的地方。”



印第安纳州的Goldshield玻璃纤维公司建造了NEST的玻璃纤维外壳。它们由E-glass粗纱制成,芯材为5毫米厚,由Ashland公司的Aropol™不饱和聚酯树脂制成。这种树脂可最大程度地提高制造和制造的灵活性,可用于多种工艺,例如开模层压,批量成型配料,片材成型配料,树脂传递模塑,拉挤成型和灌注。
拖车的三个大的部分——顶部、底部和后部——是在一个开放的喷涂模具上涂有一层高级雨表凝胶涂层制造的。零件在开模状态下固化24小时,保证表面光滑、高品质。


在用粘合剂和玻璃纤维层将拖车的三个部分连接起来之前,Goldshield专门制作了一个夹具来精确定位和固定拖车的三个部分。虽然这使外壳更坚固,这意味着所有拖车的内部家具都必须通过小后门进入。所有的东西,包括床,都必须分解成子组件才能穿进门去。


在其传统的拖车,Airstream使用铝作为外壳和内外饰面。“但对于NEST,我们只有玻璃纤维。”Airstream首席工程师约翰•康诺利(John Connolly)表示,“我们不想用传统的方式来装饰室内,也就是把地毯或织物粘在上面。相反,我们设计了符合形状的模压件。”

Aropol™树脂技术具有很高的机械性能和冲击性能以及良好的表面轮廓。定制的Aropol™树脂可以满足各种反应性,粘度,胶凝时间和放热的需求。


Airstream与一家生产汽车顶盖的公司合作(这种材料附着在车顶内侧),开发出了理想的外观,一种由玻璃纤维增强聚丙烯压缩成型的织物层压板。
NEST的内部空间有两层平面图,分别为16英尺7英寸长和6英尺6英寸高。

图:Nest by Airstream平面图
    
Connolly说:“我们试图最大限度地利用现有的空间,使其适宜居住。”房车包括一个双燃烧室的炉子、冰箱、微波炉和一个湿浴,有供主人放松、做饭、睡觉和存放物品的空间。


NEST旨在吸引高端游客,他们想要一辆舒适、独立的拖车,供短途旅行之用。Featherstone说,购买NEST的人将是“一个精通设计的人,他将理解并重视为使一切变得完美而付出的所有关怀和关注。”



目前,NEST仍将是Airstream产品线中唯一的一款复合拖车。Featherstone表示这是有意为之,希望保持这种差异化,因为NEST是针对不同的目标客户和不同于其他Airstream产品的用途。然而,Airstream在制作NEST的过程中学到了很多,它的下一代拖车可能还会使用在窗框等一些内部组件。


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