实现40%轻量化！采用玻璃纤维复合材料（GFRP）的新型消防车
时间：2023-03-29 16:59:27 浏览量：
01 引言
新型消防车有能力应对小规模火灾
消防车是由汽车制造商制造专用底盘和有发动机和驾驶席的驱动部分，长野泵业公司等消防车生产商负责安装水泵和水槽，经过组装完成消防车的主体。
一般的消防车的身体部分是在用钢骨组装的框架上安装铁制外板，再将水槽固定在其中。新型车辆采用了GFRP骨架、外板、水槽一体化结构，作为小型消防车，使用3吨卡车的底盘。
GFRP的比强度比铁强，密度比铝轻，因此，作为消防车在保持足够的强度的同时，与以往车型相比，成功实现了40%以上的轻量化。因此能装载更多的消防用水，与传统小型消防车装在700～900升水相比，装载量增加到1500升。该公司负责人说：“如果是烧损面积在20平方米左右的小规模火灾，每分钟放水400升，连续3分钟即可灭火。也就是说，新型车辆完全有能力应对小规模火灾。”
虽然GFRP比铁贵，但与传统的相比，由于生产工时可以削减40%左右，因此价格可以与现有的消防车持平。
02 研发历程
长野泵业公司开始致力于车辆的轻量化可以追溯到大约6年前。
随着安全对策越加强，消防车就越重。话虽如此，因为车辆总重量是固定的，所以车身变重的话，只能减少装载物，轻量化成为了很大的课题。
轻量化的首选金属材料是铝。日本的消防车是铁制的，而欧洲几乎都是铝制的。因此，长野泵业作为消防车制造商与德国最大的齐格勒公司进行了技术合作，并在几年前开始着手制造、销售铝制车辆。
但是，齐格勒公司的技术最适合中大型消防车，但日本主流的小型车需要解决的课题堆积如山。于是，长野泵业着眼于玻璃纤维复合材料（GFRP），并且此项研发得到了日本石川县产业创新机构的资金支持。
因为是至今为止没有使用过的素材，所以没有制造相关的技术，开发很困难。为了寻找启发，还视察了德国为轿车生产碳纤维复合材料（CFRP）的工厂。但是，与普通轿车不同，消防车需要根据每台车的具体功能定制化生产，因此，不能采用使用模具的面向量产车的制造方法。最终把目光转向了玻璃纤维复合材料（GFRP），即将玻璃纤维复合材料与发泡聚氨酯的三明治结构组成的面板组装、接合成箱体。采用这种工艺，即可满足定制化的需求，完成制作了日本首台GFRP旋塞框架。
但是，还有另外一个需要解决的课题。如果玻璃纤维复合材料(GFRP)使用不饱和聚氨酯，虽然容易加工，但不阻燃，而且燃烧时会产生有毒气体，决定采用具有出色阻燃性的酚醛树脂GFRP。
酚醛树脂具有加工困难、尺寸稳定性差的缺点。因此，本次新车型的开发与具有在制造飞机内部装饰材料等使用纤维增强复合材料（FRP）方面有着丰富实践经验和技术Bildos公司（小松市）合作，开发了使用酚醛树脂GFRP的面板，并确保高出标准3倍的强度，最终采用有限元法（FEM）进行分析和车辆试验。
外形设计委托曾在国际上获得设计奖的德国斯卡拉设计公司进行外观设计。
04 结束语
日本现在有约2万3000辆消防车，其中约70%是小型的消防车，所以市场空间大，长野泵业正在致力于比GFRP更轻更强的碳纤维复合材料消防车的开发。
（来源：材料委天津院，作者：方鲲、刘康、李同辉）
