實現40%輕量化！采用玻璃纖維復合材料（GFRP）的新型消防車
時間：2023/3/29 16:59:27 瀏覽量：
01 引言
新型消防車有能力應對小規模火災
消防車是由汽車制造商制造專用底盤和有發動機和駕駛席的驅動部分，長野泵業公司等消防車生產商負責安裝水泵和水槽，經過組裝完成消防車的主體。
一般的消防車的身體部分是在用鋼骨組裝的框架上安裝鐵制外板，再將水槽固定在其中。新型車輛采用了GFRP骨架、外板、水槽一體化結構，作為小型消防車，使用3噸卡車的底盤。
GFRP的比強度比鐵強，密度比鋁輕，因此，作為消防車在保持足夠的強度的同時，與以往車型相比，成功實現了40%以上的輕量化。因此能裝載更多的消防用水，與傳統小型消防車裝在700～900升水相比，裝載量增加到1500升。該公司負責人說：“如果是燒損面積在20平方米左右的小規模火災，每分鐘放水400升，連續3分鐘即可滅火。也就是說，新型車輛完全有能力應對小規模火災。”
雖然GFRP比鐵貴，但與傳統的相比，由于生產工時可以削減40%左右，因此價格可以與現有的消防車持平。
02 研發歷程
長野泵業公司開始致力于車輛的輕量化可以追溯到大約6年前。
隨著安全對策越加強，消防車就越重。話雖如此，因為車輛總重量是固定的，所以車身變重的話，只能減少裝載物，輕量化成為了很大的課題。
輕量化的首選金屬材料是鋁。日本的消防車是鐵制的，而歐洲幾乎都是鋁制的。因此，長野泵業作為消防車制造商與德國最大的齊格勒公司進行了技術合作，并在幾年前開始著手制造、銷售鋁制車輛。
但是，齊格勒公司的技術最適合中大型消防車，但日本主流的小型車需要解決的課題堆積如山。于是，長野泵業著眼于玻璃纖維復合材料（GFRP），并且此項研發得到了日本石川縣產業創新機構的資金支持。
因為是至今為止沒有使用過的素材，所以沒有制造相關的技術，開發很困難。為了尋找啟發，還視察了德國為轎車生產碳纖維復合材料（CFRP）的工廠。但是，與普通轎車不同，消防車需要根據每臺車的具體功能定制化生產，因此，不能采用使用模具的面向量產車的制造方法。最終把目光轉向了玻璃纖維復合材料（GFRP），即將玻璃纖維復合材料與發泡聚氨酯的三明治結構組成的面板組裝、接合成箱體。采用這種工藝，即可滿足定制化的需求，完成制作了日本首臺GFRP旋塞框架。
但是，還有另外一個需要解決的課題。如果玻璃纖維復合材料(GFRP)使用不飽和聚氨酯，雖然容易加工，但不阻燃，而且燃燒時會產生有毒氣體，決定采用具有出色阻燃性的酚醛樹脂GFRP。
酚醛樹脂具有加工困難、尺寸穩定性差的缺點。因此，本次新車型的開發與具有在制造飛機內部裝飾材料等使用纖維增強復合材料（FRP）方面有著豐富實踐經驗和技術Bildos公司（小松市）合作，開發了使用酚醛樹脂GFRP的面板，并確保高出標準3倍的強度，最終采用有限元法（FEM）進行分析和車輛試驗。
外形設計委托曾在國際上獲得設計獎的德國斯卡拉設計公司進行外觀設計。
04 結束語
日本現在有約2萬3000輛消防車，其中約70%是小型的消防車，所以市場空間大，長野泵業正在致力于比GFRP更輕更強的碳纖維復合材料消防車的開發。
（來源：材料委天津院，作者：方鯤、劉康、李同輝）
