塑料－金屬混合物正在迅速取代汽車前端的全鋼構件。隨著更多的制造這種混合物的方法被開發(fā)，這種混合物的制造技術也在不斷提高。
在許多新型小汽車和卡車中所使用的塑料-金屬混合物模件是將薄壁的鋼制沖壓片和玻璃增強的熱塑性塑料結合成整體的承重部件。據(jù)拜爾公司聚合物部門說，隨著這種塑料-金屬混合物制造技術的提高，將使其被更多地用作其他汽車部件，例如：儀表板、緩沖器的大梁、門艙、后擋板。同時，非汽車行業(yè)對它的應用也在不斷增加。
目前，拜爾公司已設計出一種裝配方法，利用校準在兩個或更多金屬部件上的沖壓孔，把金屬部件鞏固在尼龍的超模塑制品上。
在汽車前端模件由鋼制構件向混合組件的轉化中，拜爾起到了技術領導者的作用。為此，他們的超模塑注射成型方法還獲得了專利。自1996年以來，這一成型方法就一直為Volkswagon、奧迪、Nissan、福特公司所用。
位于俄亥俄州阿克倫城的Eller 聯(lián)合公司在制造半結構汽車承重件的過程中，對于采用混合物體系與采用直接復合的長纖維聚丙烯復合材料的問題上提出了自己的觀點，該公司認為，雖然這兩種方法都能促進功能的整體化，但全塑料的復合材料在降低重量和成本方面比混合物體系有更大的潛力。
隨著全塑料制品技術的不斷進步，混合體系在更高性能的應用方面將開拓出新的領域。
拓寬混合物體系的范圍
拜爾所開發(fā)的混合物體系說明了這樣的事實，即增強開口部分，U形鋼制沖壓片的側向支撐作用可在很大程度上提高部件的承重強度。將經(jīng)沖壓制成的帶有鐘形通孔的金屬嵌件放進注射模具中，并用30％短玻纖增強的尼龍6進行超模塑成型，可制得交叉肋形的支撐構件。金屬和尼龍的結合是由于尼龍熔融后滲入通孔中形成鉚釘，構成力學聯(lián)動裝置。由于注射壓機只在一個方向開啟，所以在拜爾開發(fā)的混合物體系中，交聯(lián)肋形構件最初受限于二維結構。來自拜爾的消息稱，如今他們已開發(fā)出設計多方向肋材構架的方法。
拜爾的混合物構件雖然有開口，但其彎曲強度、軸向強度和扭轉強度均好于許多閉合的盒式結構。利用拜爾的技術，金屬沖壓片的壁厚和重量不僅可以被減少40％到60％，而且具有很好的承重強度。在奧迪A6的前后模件和福特Focus的格式增強體系中，該技術的應用帶來了明顯成效，至少降低了10％的成本和重量。
混合物體系的最新進展是內成型裝配：兩個或更多的金屬沖壓片被自動地置于模型內并校準好通孔，然后用尼龍將它們超模塑成一片。據(jù)拜爾介紹，這能降低前端、門件及窗口調節(jié)器的裝配成本。
目前在美國，“盒式”門模件雖然不具備足夠強的承重能力，但部件間的固結作用卻證明了混合物在成本方面的優(yōu)勢。此外，一種門組件的底盤框架構思（該框架利用側旁的接合線長條把內門和外門連接起來）也正在為市場所需求。這些將有利于雜化材料的發(fā)展。
德國科伯的Tier One汽車生產(chǎn)商Brose GmbH每年都要裝配大約一億個用于門組件、座位調節(jié)器及窗戶調節(jié)器的部件，這些部件一般由大量廉價的鋼件組成。據(jù)稱，目前他們正在探索雜化物的特殊應用，并已經(jīng)設計出一種由混合物制作的窗戶調節(jié)器實驗模型，該模型是一個整體的組件，減少了二次加工工序。然而，由于部件間的固結作用，使得對一些復雜組件的修理和設計調整工作變得更為困難，從而阻礙了混合物的廣泛應用。
對汽車兩側受碰撞能力的不同要求，使得混合材料在儀表板橫梁方面的應用難度增大。雖然市場需求傾向于對單一材料的應用，但混合材料在將來仍會占有一席之地。
其他可行的方法
據(jù)Dow公司介紹，由于Volkswagen在前端模件的實驗模型中引入的混合材料體系具有很強的接合性能，所以目前Volkswagen已經(jīng)將Dow的體系應用于2006計劃中的前端件生產(chǎn)。
利用專有的低能量表面粘結劑，Dow將玻璃增強聚丙烯與金屬粘結起來，丙烯酸－環(huán)氧體系的粘結性使其無需通過滲入聚丙烯就能起作用。這種粘結能產(chǎn)生持續(xù)的耦合作用，并能最大程度地降低應力集中。目前，該體系已被應用于高速運動的自動機械中。
Dow最新牌號的膠粘劑的標號為74030，該產(chǎn)品在硬度方面做了適度下調，以使韌性得到最大程度的提高（伸長率為60％），同時，粘結力也得到了提高，并加快了固化速度。
利用Dow的混合材料，可制出承重能力較高的封閉型構件。而盒式的輪廓為混合物部件的多功能化開辟了道路，比如把氣囊直接安裝在IP梁上或者把空氣或水循環(huán)體系嵌入到門件中。
Rhodia汽車業(yè)的全球主管Eric Noyrez先生說，一般地，混合組件需要具有與之配套的機械、加工手段和原材料，這就使其比單一材料制得的部件要貴。因此，對特殊部件的最優(yōu)化設計是極為重要的。據(jù)此，Rhodia開發(fā)出了一系列的混合組件技術，這些技術均以增強尼龍材料為基礎，且不具有專利權限，同時能提供不同級別的性價比。
其中一種技術為金屬的超模塑成型，在南美的2004輕型卡車的前端模件制作中就應用了該技術。在金屬超模塑成型中，將鋼制的沖壓片置于注射模腔內，模腔的底部被增強尼龍層包裹。在第二道工序中，采用高速的自動化方法如超聲波，將金屬嵌件的塑性表面與尼龍部分焊接起來，最后得到的是具有連續(xù)的接合線和承重強度較高的封閉型構件。這種核殼結構具有防塵的作用，并能夠壓緊電纜以及空氣或水的通道。 Rhodia還利用氣體或水注射方法，將一種更硬更薄的尼龍表層用于金屬超模塑成型中。這種方法雖然增加了成本，但提高了承載強度，優(yōu)化了整體功能。
Rhodia所開發(fā)的混合組件技術在前端模件、剎車踏板和門把的制作方面具有很大的潛力。目前，塑料－金屬組合件已成為Rhodia進一步降低成本的選擇。該組合件采用了帶沖壓孔的U型鋼制沖壓片，其尼龍部件是單獨模塑成型的，采用支柱或熱成型銷釘來鎖住沖壓片上的沖孔，并通過超聲波或熱打樁的方法來生成鉚接端，以將塑料和金屬接合。
一年前，BASF引進了金屬－柱環(huán)連接方法，該方法是在金屬沖壓片上沖壓出5mm直徑的柱環(huán)，然后用冷壓將金屬部件壓入模塑成型的30％玻璃增強尼龍6或尼龍66部件中。柱環(huán)的截槽把金屬固定在塑料中，而柱環(huán)的位置是可以隨意改變的。
據(jù)BASF的高級研發(fā)經(jīng)理Scott Schlicker先生介紹，金屬－柱環(huán)連接方法最初是被用于前端件的生產(chǎn)以及汽車的其他方面。他認為，與超模塑成型相比，金屬－柱環(huán)連接方法的主要優(yōu)勢在于：尼龍部件的單獨注射成形可制得具有三維交聯(lián)肋形的封閉構件，增大了扭轉強度。BASF宣稱，它的技術具有更好的結構穩(wěn)定性和更低的金屬回彈性，同時報廢率和切屑率也很低。
用于汽車業(yè)之外
Bayer正在努力將混合組件的應用擴展到設備外殼、便攜式計算機、體育用品、健身器材、水泵和油泵以及辦公室用具等方面。
在汽車業(yè)的混合組件中，鋼材起了主導作用，而尼龍只起輔助作用。根據(jù)Bayer的預計，在其他行業(yè)的應用中，鋼材和尼龍在混合組件中所起的作用將會有所不同。按Platte的說法，以塑料主導的混合物體系將逐漸被應用于其他行業(yè)中，在這些塑料主導的混合物體系中的臨界應力點處，對金屬嵌件的用量將盡可能減少，而在擱架材料和水泵懸架體系中，金屬可不被用作主要框架。在自行車框架和軸向式滑動裝置中，金屬有可能僅被用作主要的承重部件，而塑料將被極大程度地采用，以減少零件的數(shù)量和重量，并增加外形設計的多樣化。
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