在2012年纽约国际汽车展上，新款Viper跑车精彩亮相，它用事实向世人证明，技术上的强大和视觉上的震撼一样令人难忘。

蛰伏两年后，克莱斯勒集团有限公司（以下简称“克莱斯勒”）将其标志性Viper跑车重新带回其SRT新品牌。该公司的开发团队希望新款Viper跑车拥有比过去更高的功率、更优异的性能、更卓越的工艺和更多的创新技术。另一方面，Viper设计工作室希望这款兼具动感性和精致造型的第五代Viper跑车拥有一个精彩而盛大的亮相。为实现这两个目标，新款Viper跑车采用了在视觉上具有震撼效果，在技术上极具挑战性的翻盖发动机罩/挡泥板组件。此组件由预浸料热压罐固化的碳纤维增强塑料（CFRP）制造。

2012年4月4日，在纽约国际汽车展上，2013 Viper跑车精彩亮相，并展示了一款能将扭转刚度提高50％的底盘增强材料。该材料与由复合材料（占车外饰的50％以上）和铝制造的轻质蒙皮结合，显著提高了2013 Viper跑车的高速稳定性和空气动力学性能，并将边饰重量减轻了45kg以上，从而使这款新型跑车拥有理想的动力重量比。

新外观，新挑战

2013 Viper跑车拥有与传统Viper车型相同的低位置和极限的驾驶室向后比例。不同的是，新车型的经典外观通过一款回归传统的Viper翻盖发动机罩得到了加强，其前折式造型使发动机舱一览无遗。

这款动感美观的翻盖发动机罩使2013 Viper跑车成为了备受关注的焦点。但是，此发动机罩的尺寸较大（约2m×2m），且需采用碳纤维复合材料层压板成型，这两个问题向一级模塑商Plasan碳复合材料公司（以下简称“PCC”）和模具制造商Weber制造技术公司（以下简称“Weber”）提出了大量制造和工装方面的挑战。翻盖巧妙地将发动机罩和挡泥板合并在一起，并将一个上漆的整体式外板与一块抛光（未上漆且织物可见）的两件式内面板（不使用芯材）相连接。根据Viper工作室的设计要求，外面板要作为一个单元成型，如此不仅可防止某些部件发生印透（会产生影响美观的阴影），还能避免多模具的成本以及与粘接部件相关的附加表面处理。

“我们青睐由发动机罩和挡泥板相结合而带来的功能和造型。”克莱斯勒Viper启动经理Mike Shinedling说，“不仅如此，单件式外板翻盖在重量和外形方面也有优势。在制造方面，我们预计的产能峰值为2500台/年，这意味着我们不得不制造多发动机罩模具，利用这一点，我们设计了两种不同的外面板造型。”

2013 Viper跑车有两种型号：核心SRT版拥有极致动感的“自然状态”，充分体现了传统的Viper价值；而另一款GTS车型有很多豪华房车所具备的功能和设施。虽然这两款发动机罩形状相似，但SRT版有6台抽气机，用以冷却运行过程中的发动机，而GTS车型只有两台。两款车型的发动机罩都有发动机进气口，这是整个汽车上最难成型的设计之一，因为这些发动机进气口需要直接成型在发动机罩的实心层合板中，而不是切割而成。

事实上，这些功能齐全的进气口履行不同职能。口模条纹对面的进气口被设计带有相对下降的角度，与之对应，前进气口主要负责将冷空气拉入发动机中，而其他进气口负责将散热器中的热空气向上排出。在模具中，两种相反的倾斜角度向脱模过程提出了挑战，特别是在一个采用刚性碳纤维复合材料制造的单件式设计中。

除此之外，成型发动机罩需要面对的另一个挑战是，保持发动机罩上面到面和点到点的间隙公差。因为发动机罩/挡泥板组件需要安装在车体上一个由镁和钢制成的框架中，并与保险杠、铝侧梁和门接触，而与碳纤维复合材料相比，这些材料的热线性膨胀系数（CLTE）明显高出许多，从而向保持间隙公差提出了挑战。

另一方面，挡泥板的弧度使发动机罩的铺层工作变得极为困难。更糟糕的是，回油板的尺寸与发动机罩的外板边缘长度相当，从而使发动机罩/挡泥板组件产生了一种类似冲压金属部件上的卷边。不仅如此，由于法兰半径需控制在3~4mm范围内，此回油板形成了一个明显的倒陷，进而增加了铺层和脱模的难度。事实上，在项目进行初期，PCC代表就提出了此类问题，法兰的紧半径可能导致部件无法制造。“我们指出，这个法兰半径＜2mm，不符合汽车碳复合材料行业的标准，该设计可能导致纤维束破损。”PCC首席技术官Gary Lownsdale说，“通常情况下，我们行业认为3mm是在没有纤维桥接和富树脂边缘的情况下，能够实现的极限尺寸。”虽然碳纤维复合材料层压板可近净成型，但PCC特别采用了重叠注塑工艺，以确保边缘有合适的树脂/纤维混合，避免产生可能引起过早失效的干斑或树脂富集区。

“克莱斯勒要我们重新考虑。”Lownsdale说，“我们知道可能要面临相当多的技术难题。但最终，整个工程团队（汽车制造商、模塑商和模具制造商）还是找到了一种有效的方法，即通过模具让步、开发新技术及造型让步等方法实现部件生产。”

幸运的是，PCC常通过其他行业来评判新项目，尤其是当该公司制造一种过去在汽车中没有尝试过的部件时，这也是该研发团队能发现一些新型解决方案的原因。例如，根据预测，外面板可以拉出模具，但从外面板和内面板插入的回油板会对此过程造成干扰，这也是内面板采用两片式生产的原因之一。在如此紧凑的结构中，获取理想的拉出角度，使发动机罩和侧面进气口与模具分离，无疑是对模具设计的重大挑战。但Weber通过开发附加的手置嵌件满足了这些要求。

通过CAD数据，Weber采用镍—气相沉积法（NVD）工艺制造了3个单面发动机罩外模具和两个发动机罩内模具。用于这些区域的嵌件（包括抽气机开口）采用P20钢加工。当Weber加工用于NVD模具（用于制造外面板）模芯的铝块时，它们的尺寸使加工过程面临着挑战。Weber五轴数控机床的工作范围勉强能满足这些部件的要求。此外，模具中完全真空袋压的外部件勉强可用PCC尺寸为9.1m的热压罐进行加工。

值得一提的是，鉴于组件的复杂性，此项目进行过程中不生产原型模具。一系列用临时复合材料模具制成的部件（可以从粘土模型中拉开）以及REN（木材/环氧复合材料）木板或其他部件可用于生产能在克莱斯勒风洞中进行分析的部件。如此一来，不仅提高了开发速度，还有效降低了成本。

深入了解航空航天材料

这个项目的选材是从供应商的输入、Shinedling的汽车行业经验和Howard Coopmans同事的航空航天背景、Viper的项目及街道和赛车技术中获得。“我们在这个可以成型的大部件上有轻量化目标。”前波音公司工程师Coopmans说。对于这样的大型部件，他在强度和石屑问题方面有深刻的见解，并提出了在预浸料中采用一种更具韧性的树脂系统的建议。基于此，研究团队选择了日本东丽复合材料美国公司提供的单向预浸料，用于所有面板内层和A类油漆表面的外层，并在抛光、未上漆的内板面层上采用了2×2斜纹织物。从技术角度，这些材料不属于航空航天级材料，但它们采用G83C环氧树脂浸渍，并在强度、成本和可加工性方面得到了优化。目前，这些材料以186g/m2的标准面积质量供应，其较大的极限强度允许生产出更薄、更轻的面板。这些面板不仅具有尽可能少的表面缺陷和非常低的表面粗糙度，还满足了该研究团队对油漆过的罩外层和抛光过的罩内层的美观要求。这些面板的铺层数会根据面板及其使用位置的变化而有所区别，但在通常情况下，外面板（除锁和铰链周围较厚的承载区域外）的铺层数为6层，内面板的铺层数高达15层。

鉴于组件的尺寸和复杂性，以及一些铺层采用±45°进行切割（而非标准的0°/90°）这两项事实，PCC通过软件和实验设计（DOE），竭尽全力提高切割效率。这项工作由PCC高级研究工程师James Salerno和制造工程师Neil Sbardella共同完成。“我们对套件批量和组合开展广泛的DOE，显著提高了套件的切割效率。”Salerno解释说，“目前，针对罩巢的切割，我们的效率提高了70%。”

铺层速度和效率

在开发早期，技术人员被迫在部件的某些区域内进行盲目铺层，甚至当他们在模具上弯腰工作时，由于模具尺寸和弯曲角度的限制，他们也无法判断到底将铺层放在了哪里。为提高铺层精度，且鉴于该发动机罩的曲率和船体类似，Lownsdale借用了一种他在担任Mastercraft船艇有限公司首席执行官时学到的铺层技术：成对的技术人员在模具两侧面对面进行工作，每个人在手工铺层时要面向另一个人。这种“定位”技术在开发阶段使用了数月。但是，铺层的设计十分复杂，当PCC接近PPAP（生产件批准程序）时，研发团队又添加了一种从航空航天业借用的工具，即一架安装在天花板上的激光铺层系统，该系统能按顺序并以精确的形状在每层需要铺放的确切位置上投射绿色轮廓，为铺层工作的顺利进行带来了极大便利。

通常，3个技术人员需要花费90min为每个发动机罩面板进行铺层，然后小心地将袋压部件推进热压罐中，进行110min的固化。虽然固化过程的周期能进一步缩短，但迄今为止，它已经和生产过程中其他步骤的节奏相匹配。固化结束后，部件被小心推出，去掉一次性的辅材，并在脱模步骤前，经过一次冷却循环。脱模采用升降机和其他专有技术的组合，能在不损坏部件A级表面的情况下，将其脱出。接下来，需要对脱模的部件进行修整、粘接和修饰。油漆的部件需要运送到专用架上涂覆底漆以保证边缘的密封性能。内面板和外面板用Pliogrip结构粘合剂粘接并在热空气冲击粘接夹具中固化。

通过各种措施，2013 Viper跑车赢得了客户们的喜爱，并收获了众多权威奖项。