Rinspeed的UC概念车

自2009年晚期以来，由瑞士Rinspeed公司开发的全新的UC概念车已引起了行业专家们的热烈讨论。这款概念车试图为交通运输行业开启一个崭新的视野，这其中也有来自泰科纳的塑料材料做出的重要贡献。

UC是一款非常小巧可爱的轻便车，它适合于短距离运行，但同时又为长距离运行提供了一种理念。UC是小型的易于驾驶的汽车，因此而使其成为轻量化结构的典范，它极大地改善了环境友好型电动车的能效。此外，UC没有转向盘，它是通过一个操纵杆进行驾驶的，这也代表了一种革新的思想。

UC概念车极易使人联想到Fiat 500，但实际上，“UC”这一缩写真正想要表达的意思是“城市通勤车（Urban Commuter）”。亲身体验后可以发现，UC可以作为解决城市交通问题的一种模式。Rinspeed公司的“用电动高速汽车去避免交通拥堵”的概念是：这种小型的电动双人座汽车能够在市区内依靠其自身的动力运行，当远距离运行时，可以转变成采用轨道交通的形式，并在此过程中对电动车的电池进行充电。

Rinspeed的创始人Frank Rinderknecht介绍了为一辆环境友好的城市用车所做的设计。对于整个汽车界而言，在某种程度上，其设计还智慧地结合了私人用车与公共交通的特色。他说：“最终，我们是想为定义一种新的交通运输模式而创建一种向普通人开放的社区。”

具有新能源概念的轨道运输

这家来自瑞士Zurich地区的汽车智囊团想要通过最终解决一个根本性的问题，即运行距离不足的问题，来帮助电动汽车赢得动力。一般，UC只能从一次充电中获得大约120km的运行里程，而且这已经是相对较远的了。因此，补充一个转向公共运输的交通站，对于延长这种小巧汽车的运行距离具有决定性的作用：驾驶员可以在一辆客户轨道车中停下他的UC，在到达终点后再重新驾驶UC，因为在火车运行的过程中，可以将UC连接到充电站上，以对电池充电。通过国际互联网，就可以方便、快速地预订轨道车的位置。

这一概念车彰显了伟大的思想。它本身相当小，只有2.5m长。与Smart Fortwo车一样，它甚至可以挤进非常狭窄的停车空间中。通过一个操纵杆，就能够轻易地操控这款车。据Rinspeed公司介绍，该车的最高行驶速度是110km/h。

图1 这种交通运输概念是：使UC乘上火车以为补充能源做暂时的停顿

塑料的轻量化优势 

尽管电动发动机的运行不需要变速器、离合器、发生机和燃油箱，但相对较重的电驱动系统使得汽车的质量比非专业人士所能想象的质量要高得多。

这种低能量密度导致了一个双重效应：由大型电池提供的理论运行距离很大程度上被电池本身的净重消耗掉，随之而来的是对能源的大量需求，结果导致对电能的大量消耗以及不断地停止运行以为电池充电。这种困境可以通过使用由高科技的塑料和复合材料制成的轻量化部件而得到解决。由此而带来的积极的一面是：增加对塑料的使用通常还可以降低成本。因此，UC的车身采用了泰科纳的Celstran LFT和聚丙烯蜂窝芯材制成的夹层板，从而为UC车提供了更大的稳定性和更小的质量。Celstran LFT同时还被用于制作引擎罩下的电池支撑结构，从而在使重负尽可能低的情况下，为较重的电池提供了安全的支撑。此外，这些塑料的性能不会因距离发动机较近而受到高温的影响。

凭借多种塑料材料，泰科耐致力于提供以客户为导向的订制化的解决方案。在UC概念车中的应用已证明了Celstran LFT不同寻常的性能特性特别适合在电动交通工具中使用。这一高性能的塑料是泰科纳的除了Factor LFT和Pryltex LFT之外的另一长纤维增强的热塑性塑料品牌，同时也是一款典型的适用于现代飞机制造的材料：LFT中的基体材料主要是聚丙烯和聚酰胺，目的是减轻重量，而其中的纤维增强材料则起稳固的作用，即使在很高的载荷下成型也同样如此。与短纤维增强塑料相比，长玻璃纤维或者在某些情况下使用的不锈纲丝纤维、碳纤维和纺纶纤维等，可以确保材料具有良好的冲击强度。

另一大优势是在电池的安装中起支撑作用：这种材料较高的吸能性确保了振动和冲击力不会传递给电池，从而提高了安全性。Celstran LFT、Factor LFT和Pryltex LFT耐高温的性能还使得这些热塑性塑料成为汽车行业中用于取代轻量化金属的理想之选，因为这些特性也使它们的耐久性特别好。

走向批量化的成熟生产

在这条使产品实现市场化的道路上仍有一些障碍需要去克服，以制造出无排放的以及动力系统更强劲的、且适合城外运行的汽车，其中最重要的因素直接或间接地与电池相关。总之，开发商们对快速再充电的能力、高能量密度以及由此而带来的更低的质量和更低的生产成本等都抱有极高的期望。

图2 通过插座直接充电：与其他的电动车相比，UC的重量更轻，这是因为使用了塑料材料。因此，它不需要频繁地补充能源

甚至一些怀疑论者现在也坦率地承认，像UC这样的电动车的生态性和经济性在城市交通运输方面优于传统的汽油车。驾驶一辆使用燃油发动机的汽车在市中心运行，意味着需要频繁地停车、再次加速以及消耗不必要的高能源。相比之下，高能效的电动发动机汽车在停顿时不会消耗电，甚至能够通过对制动能的再生而使电能有所恢复，而且无尾气排放对于城市居民而言也是一大利好。

这种城市通勤车充分利用了电动车的优势，同时还回避了它的缺点，这为发展电动私人交通工具提供了决定性的推动力。对于城市交通而言，这种车可得到自优化。同时，这种交通运输概念还巧妙地回避了电池技术的发展问题。

总之，Rinspeed的老板Frank Rinderknecht已经预见到了这一交通概念的光明前景，他说：“我们已经构建好了我们的概念，以使UC能够进入批量化的生产。同时，我们正在展开高水平的讨论。”目前，这家电动车的开拓者正在加速前行。

轻量化的结构无局限

瑞士Esoro公司参与开发Rinspeed概念车项目已有多年的历史。同时，该公司还与泰科纳在开发纤维增强热塑性材料的部件和生产工艺方面拥有10多年的合作经历，这样的合作在最近的几年里得到了进一步的加强，因为泰科纳现在还提供片材（单向、连续纤维增强热塑性材料），特别是泰科纳的LFT材料，在轻量化结构应用中具有巨大的潜力。正因如此，使得UC概念车成为令Esoro公司感到无比兴奋的一个合作项目。

该公司的工程师Andreas Rüegg特别参与开发了用于新的UC概念车的车身和固定电池的结构，他在开发中采用了泰科纳的工程塑料。他说：“UC是由Esoro的概念-汽车团队开发的。这些概念车始终是令人非常兴奋的且具有挑战性的开发项目，我们的思想可以在此得到体现，它允许我们展望未来而无需考虑任何批量化生产的问题。我们对UC项目的贡献，就是采用泰科纳的Celstran片材为车身结构和固定电池的结构提供了生产工艺和部件设计概念。轻量化的结构对于电池箱而言是非常重要的，而泰科纳的材料因此而成为这项应用的合适之选。这些材料还提供了其他的优势，如绝缘性、设计自由度和高刚性。”

按照Andreas Rüegg的观点，在不久的将来，发展潜力最大的是混合动力汽车，因为针对电气化和减少消耗而开发的独特的以及可广泛使用的解决方案是可行的，通过使用电池驱动的电动发动机和有效地利用汽油发动机，可以不必增加基础设施。“当然，这需要在轻量化的汽车上才能实现，因为质量是影响能效的一个关键因素。我们主张集中在这一关键性的问题上，以实现真正的轻量化制造。”

他说：“塑料在汽车制造中的比重将持续增加，纤维增强塑料和多种材料的概念将得到不均衡的发展，这已在飞机制造中有了先例——高达50%的纤维增强复合材料在飞机中得到了应用。目前的重要问题是，要开发更高效的生产工艺，以进一步地增加塑料在汽车制造中的用量。”

Andreas Rüegg同时表示，成本问题始终是汽车制造中需要解决的头等大事，因此，这也将是对高性能塑料提出的最重要的要求之一。通过使用高效率的生产工艺以及对功能的整合，为成型热塑性的高性能材料以使整个部件成本保持在低价格范围内提供了很大的潜力。在不久的将来，重点将主要集中在轻量化的结构和降低成本方面。目前的挑战是，要用现有的纤维增强塑料来实现这一目标，并开发出更智慧的生产概念。这些材料所具有的功能整合能力将发挥巨大的作用。