在傳統的汽車制造流程上,焊裝是一個非常重要的步驟,它對于車輛的剛性、安全性有著極大的影響。隨著汽車輕量化理念的發展,不少汽車廠商開始在車型上采用先進高強度鋼(AHSS)、工程塑料以及輕質金屬如鋁合金等,2018款本田奧德賽的白車身上就由低強度鋼 (41%)、沖壓硬化鋼 (7%)、高強度鋼 (6%)、先進高強度鋼 (37%)、超高強度鋼 (8%) 和鋁材料 (1%) 組成,更多不同剛性的材料組成以及更薄的車身材料,使得單純的點焊工藝逐漸無法滿足生產所需,因此結構粘合劑開始成規模地登上舞臺。

結構粘合劑,也被稱為結構膠,它可以增強粘接結構的剛性、耐久性和抗沖撞性,也可以用于相容性差的金屬之間的粘接。結構粘合劑多利用環氧樹脂、橡膠、丙烯酸酯和聚氨酯等配置,由于環氧樹脂優異的機械性能和耐老化濕熱性能,目前多選用增韌環氧樹脂來開發車用的結構粘合劑。
使用結構粘合劑的一大好處是增加車身的剛度。和點焊工藝相比,結構粘合劑能夠從點連接擴展到面連接,這有助于消除應力集中點并減少焊點受力,達到增加車身耐久性的目的。2018 款奧德賽車身研發主管Nicholas Goldsberry 提及第五代奧德賽在使用長達44米的結構粘合劑后節約了5千克的額外沖壓件和增強材料,而車輛的扭轉剛度提高了10%。

其次,使用結構粘合劑還可以提升車身的NVH性能,原因在于結構粘合劑可填充鈑金件之中的空隙。奇瑞工程師團隊曾通過CAE分析,利用結構粘合劑車身重量只增加了0.44kg,但白車身整體扭轉模態提高了0.74Hz,整體彎曲模態提高了0.98Hz,扭轉剛度提高了12.4%,彎曲剛度提高了12%。并且在使用了結構粘合劑之后,白車身的一階扭轉應變能力分布更為均勻,減少了應變能集中的區域有利于車身結構載荷的分布。

要采用結構粘合劑,并不僅僅將材料準備好就行。應用的溫度必須保持一定;為了使基材表面具備良好的粘附性,還需要進行清潔、打磨等處理工藝;選擇合適的粘合劑并配備涂膠機器人。同時,結構粘合劑仍需提升環境耐蝕性和長期耐久性,對于越來越多的新材料出現,也需要更多的結構粘合劑來應對。

目前,在結構粘合劑的使用上歐美廠商顯得更開放一些,從上世紀90年代開始豪華廠商就開始引進這一工藝,如今不少緊湊型車型也開始使用結構粘合劑用于車身制造,只不過和豪華車相比,使用的長度差距是顯而易見的。比如說配備碳纖維車身的寶馬i系列電動車,車身的粘合是通過長達160米的結構粘合劑來完成的。

在未來隨著碳纖維復合材料的逐步應用,編織、粘接的工藝將會取代傳統金屬車身的沖壓和焊接工藝,在結構粘合劑上,陶氏化學汽車系統已經拿出了解決方案——BETAFORCE復合材料結構膠注射粘接技術,傳統的白車身焊接工藝將受到車身輕量化潮流的影響而被新工藝取代,甚至在未來一天,我們不禁思考汽車還需不需要白車身。