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碳纤维及复合材料在汽车中应用的思考

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碳纤维及复合材料在汽车中应用的思考

发布日期:2016-04-27 08:54 来源:http://www.aosheng-china.com 点击:

2016年3月30日,澳盛科技技术总监严兵代表赴北京参加汽车碳纤维应用系统工程交流会。

澳盛科技针对宝马i3系车型使用碳纤维以及其他复合材料的情况作了专项调查并与与会人员分享。澳盛科技严兵总监提到,国内碳纤维研发应该是一个群策群力的工作,相关政府、企业以及高校等应当协助开发。


澳盛科技技术总监严兵会议现场发表观点
在严总《碳纤维及复合材料在汽车中应用的思考》一文中,他提出了关于复合材料在汽车应用中的五个观点,以下内容均引用于澳盛科技技术总监严兵原创作品《碳纤维及复合材料在汽车中应用的思考》。
一、国内碳纤维行业发展现状

     作为一种物理性能优异的材料,碳纤维广泛应用于航空、深海开发、风力发电、汽车、建筑工程、体育休闲等工业和民用领域。在需求增长带动下,近年来国产碳纤维发展加速,产能大幅提高。目前,我国已有30多家企业从事碳纤维的研发和生产,建成产能已经突破2万吨,也涌现出像中复神鹰、江苏恒神等一批较为不错。但大多为相对低品质的产品,与国外相比差距明显。同时,由于国外厂家的价格战略,使抵挡碳纤维的价格甚至在成本线下,所以国内碳纤维生产厂家的盈利能力堪忧,几乎所有的企业亏本。有技术能力的厂家通过下游复合材料或制品来弥补上游的亏损。
     相对于生产碳纤维原丝需要巨额的投资,下游碳纤维复合材料门槛相对较低、盈利能力较好,因此国内碳纤维复合材料及制品厂家更多,多达数千家,既有像光威、澳盛等规模较大,技术能力较强的厂家,也有众多家庭作坊式的小厂家。
二、碳纤维及复合材料在汽车行业应用里程碑——宝马i系列汽车

碳纤维及复合材料在汽车行业早有应用,但因为碳纤维阳春白雪的高贵身份和高昂价格,使其多用于跑车等高档车中。

2014年3月日内瓦车展上,宝马纯电动车宝马i3亮相,这款车型是宝马汽车i系列旗下的首款量产新车,宝马官方已经公布i3车型的海外售价34,950欧元起,约合28.3万元人民币,年售量在3万辆以上。宝马i3量产车型包含多种创新技术,像全碳纤维复合材料制造的乘员座舱模块以及铝合金构造的底盘模块。宝马i3在乘务舱内大量运用了碳纤维元素,使得这款电动车的整备质量仅为1195公斤,加之蓄电池使其在纯电动模式上续航里程可达到160公里。

宝马i3汽车是碳纤维材料在汽车上实用化的历程碑的进步,其家庭化的价格也一举打消了碳纤维汽车高不可攀的形象。随着宝马又推出了i8、i7等,并宣布将在7系列推广碳纤维及复合材料。

目前以宝马i3、i8、以及7系列大量使用的碳纤维复合材料,在宝马汽车中有三十多种零部件使用了碳纤维复合材料(CFRP),分别有:车身、底盘、车顶、车门、头盖、引擎盖、尾翼、压尾翼、中控台、装饰条、仪表盘、传动轴、特殊动力传动系统、座椅、座椅套垫、前扩散器、尾扰流板、后扩散器、后视镜外壳、悬挂臂、前唇、侧裙、侧格栅、车用箱包、导流罩、A柱、遮阳罩、散热器面罩、侧护板、低位踏板、副保险杠等外部和车身、内饰和外饰配件等系统。
    碳纤维材料在宝马i系列汽车上应用的成就引起了汽车制造商的重视,众多汽车厂投入更多的力量研究碳纤维材料在汽车上的应用。
    国内的许多汽车制造商也开始关注碳纤维及复合材料,但相对来说,民用汽车厂家或后起的新能源汽车制造商似乎动作更大。

三、碳纤维及复合材料在汽车行业应用的难点

1、价高、难以量产
虽然宝马i系列汽车为碳纤维材料在汽车上实用化指出了方向,但具体的路走起来仍然有很大的难度。特别是碳纤维复合材料价格高,使其在汽车上应用具有一定的难度,特别在降本压力很大的当前。
当然,碳纤维复合材料的价格高,除了碳纤维本身价格较高外,其中最大一个原因就是目前的加工方式,导致加工效率低,加工成本高。目前碳纤维复合材料的加工方式从玻纤复材的工艺而来,效率较低,成本较高,导致加工成本甚至比碳纤维原材料成本还要高,甚至高许多倍。
同时加工工艺的局限,不仅成本增加,而且效率较低,难以满足汽车行业动辄数万甚至几十万车型的需要。
宝马i系列车型的成功,就是和包括材料厂家、设备厂家一起开发低成本碳纤维和加工工艺,所以才能保证一定的产量,并把价格降到4万欧元一下。

2、汽车是一个系统工程,碳纤维不是简单的一个部件就可以解决的
碳纤维材料在汽车上的应用,不是人们简单想象,以为更换一个部件,改成碳纤维材料就OK了,可以减重。汽车是一个系统工程,简单更换一个部件,可能带来其他问题,包括共振、声躁、安全等。
宝马i系列车型的成功,就是根据碳纤维复合材料的特性,对整车重新进行了设计,才取得了成功。而这个设计能力,国内厂家还比较欠缺。

3、大汽车厂家处于观望态度
    国内汽车厂家虽然感到碳纤维材料在汽车上应用的前景,也有厂家有所动作,但步骤较慢,一方面汽车厂家不太懂碳纤维和复合材料,不熟悉加工工艺,或者说相关工艺的技术还没有公开,无法通过购买等经济手段获得,投资碳纤维汽车有一定风险。另外,汽车生产线都投资巨大,上碳纤维汽车生产线,也有可能使以前的投资缩减甚至无用,因此国内大汽车厂家步骤谨慎,处于观望态度。
四、澳盛科技在这方面的工作及进展

江苏澳盛复合材料科技有限公司(以下简称澳盛科技)专业从事碳纤维及芳纶纤维等高性能纤维织物及其复合材料研发与生产,占地165亩,员工100多名,生产线40多条,目前已获得发明专利2 项,实用新型20项,外观专利1项。
澳盛科技与业内顶级原料厂商开展长期合作,并形成牢固的战略合作伙伴,为实现产品一流品质奠定坚实基础。同时澳盛科技在自己生产碳纤维、芳纶编织和预浸料的基础上,生产模压、拉挤、缠绕等产品,包括碳布、预浸料、片材、板材、管材、棒材、异性件、发热电缆、电缆碳芯等,目前产品已经应用到建筑、桥梁、医疗器械、车、船部件、电脑、手机、箱包、体育用品等行业。
澳盛科技以自身多年的碳纤维行业经验,一直关注于碳纤维及复合材料在汽车行业的应用,包括提供碳布、预浸料,并配合相关公司对汽车部件的开发,目前我司已经和多家新能源汽车、汽车设计公司共同开发,研究碳纤维及复合材料在汽车上的应用。
五、展望

    碳纤维复合材料以前局限于热固性材料,属于小众产品,所以发展较慢。纤维材料在汽车上应用的前景广泛,如何推广,需要上下游、设备部门的共同配合,才有更好的发展。中国塑料加工行业30多年的发展,材料、设备和工艺共同发展、进步,从弱小到世界上有一席之地,就很能说明问题。中国塑机协助组织本次汽车碳纤维应用系统工程会议,邀请了相关行业内的众多企业和专家,特别是国内顶尖的知名塑机企业,针对行业内关心的问题,进行针对性的开发,我相信可以加快研究步伐。我们澳盛科技也愿意利用自身的优势,配合相关企业,探讨和研究纤维材料在汽车上的应用。
以下是本次汽车碳纤维应用系统工程交流会相关图片展示,转载于严总个人公众号“严说一点”。


粟秘书长主持会议

大连理工大学汽车学院胡平院长汇报就碳纤维在汽车中应用,走访上下游企业的调研情况

工信部吴峰处长提出碳纤维材料在汽车中应用需要量大面广、低成本,适当情况可以申请工信部支持,特别是首件(套)设备支持,做出示范点或示范线,但申请注意落地的工作清单、工作表,注意节点,以便和相关政策对接。

国投创新投资管理有限公司李钢董事长介绍了他对碳纤维在汽车上应用的看法,并对相关企业介绍,他们国投愿意投资有能力,有前景,在这方面做得比较好的企业。

中国汽车工程学会汽车轻量化部部长杨洁介绍了新能源汽车技术路线3.25的情况,并对汽车轻量化三类方法做了介绍。

汽车工业协会的陈元智主任对碳纤维在汽车中的应用提出了自己的看法,并指出在开发相关材料时要注意安全/环保(回收)/法规方面事宜。

恒神股份的技术顾问沈真介绍碳纤维的发展和应用,以及恒神在这方面的研究和应用。
江苏澳盛复合材料科技有限公司技术总监严兵就碳纤维及复合材料在汽车中应用的难点提出了自己的看法,并介绍了澳盛科技在这方面的工作,以及和相关汽车厂家合作情况。

金纬塑机何海潮董事长简单介绍了金纬的情况,金纬作为国内领先的塑机生产厂家,看好碳纤维热塑性材料的前景,对此进行开发,并专门成立一家新的公司力弗特智能设备公司,专门组织人力、物力进行开发。

伯乐塑机的篑伟良董事长介绍了他们开发的碳纤维连续注塑IMC工艺。

中国塑机协会会长单位博创塑机的梁观林技术总监、副会长单位伊之密廖昌清总经理、副会长单位通佳机械的戴强副总经理也介绍了他们企业及相关情况。
苏州大云塑料回收设备有限公司戎清亮总经理介绍了他们公司开发的碳纤维复合材料绿色回收工艺和设备。

安徽恒信集团的李建国总经理介绍了他们开发的产品在汽车上的应用,包括为知名汽车厂家开发的塑料发动机和前段模块等,并介绍了他们开发的碳纤维汽车后尾门。
比亚迪中央研究院的孙永亮介绍了比亚迪K9中复合材料的应用。

北京纳盛通新材料的方坤总工程师介绍了他们热塑性碳纤维复合材料开发的情况,并现场带来他们开发的碳纤维汽车轮毂。

相关标签:碳纤维加固

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