業(yè)界普遍認為，汽車的輕量化是降低排放、節(jié)約能源的有效途徑。而這不僅限于傳統(tǒng)汽車，日前，接受《證券日報》記者采訪的康得復材常務副總裁張保 平介紹，由于電池技術等方面限制，現(xiàn)在的新能源汽車行駛里程相對較短，因此國內相關政策要求，到2017年新能源汽車通過應用新材料實現(xiàn)車身減重25%、 到2020年實現(xiàn)車身減重30%的目標。
在張保平看來，要實現(xiàn)上述車身減重目標，碳纖維復合材料的大量應用是目前唯一的選擇。“而2016年可以說是中國碳纖維復合材料應用4.0時代的元年。”張保平稱。
契合汽車減重需求
碳纖維優(yōu)勢凸顯
之 所以把2016年稱為“中國碳纖維復合材料應用4.0時代的元年”，張保平解釋，“每年法國巴黎JEC國際復合材料展覽會，是復合材料發(fā)展方向的風向標。 與此前多以原材料、設備及工藝技術的展示為主不同，今年JEC展會則以適用于批量生產(chǎn)復合材料汽車部件的解決方案居多，且各種汽車碳纖維部件的展品數(shù)量大 大超越往屆。由此可見，碳纖維復合材料在汽車行業(yè)的應用已經(jīng)成為熱點。此外，寶馬在擁有全碳纖維結構乘員艙的i3和i8批量投產(chǎn)后，又于2015年推出了 碳纖維和金屬混合結構車身的新BMW7系，為普通汽車輕量化提供了更多的解決方向，也將極大促進碳纖維輕量化的發(fā)展速度”。
在國內，根據(jù)我國十三五規(guī)劃及《中國制造2025》，2025年，中國新能源汽車年銷量將達到汽車市場需求總量的20%，約500萬輛。加之傳統(tǒng)汽車的巨大市場，促使我國碳纖維行業(yè)迅速興起。
KDX歐洲復合材料研發(fā)中心教授KlausDrechsler向《證券日報》記者介紹，碳纖維較早應用于F1賽車，由于碳纖維車身較輕，抗沖擊能力強，大大降低了賽事中的重傷事故。
近 年來寶馬的i3、i8和新7系的出現(xiàn)，更是掀起了全球汽車碳纖維輕量化的大潮。“相比傳統(tǒng)車用材料，碳纖維具備得天獨厚的優(yōu)勢。”KDX-Roding歐 洲汽車設計中心聯(lián)合總裁RobertMaier向《證券日報》記者介紹，“碳纖維具有更高的比強度、比剛度，不僅帶來節(jié)省能源、增加續(xù)航里程，提升性能的 好處，還可以提高車輛的舒適性、穩(wěn)定性、安全性和可靠性。”
據(jù)悉，車重每減小10%，油耗可降低6%-8%，排放量可降低5%-6 %，0km/h-100km/h加速性可提升8%-10%，制動距離縮短2m-7m；車身輕量化后整車重心可實現(xiàn)下移，提升了汽車操縱穩(wěn)定性，碳纖維還具 有極佳的能量吸收率，碰撞吸能能力是鋼的6倍-7倍、鋁的3倍-4倍。
這除了進一步保證汽車運行的安全、穩(wěn)定外，碳纖維還具有更高的震動阻尼，可提高整車疲勞強度。基于現(xiàn)有的碳纖維成型工藝，可使車身開發(fā)實現(xiàn)集成化，大大減少了零件的種類，減少裝配難度和工作強度。
成本仍是阻礙
國內碳纖維產(chǎn)業(yè)謀突破
當然，中國的碳纖維行業(yè)也面臨不少的問題，首先，與金屬材料相比，碳纖維材料更貴，這制約了其在汽車領域的應用發(fā)展，尤其是對于低端汽車品牌而言，價格波動十分敏感。
康 得復材副總裁何鵬博士坦言，碳纖維最大的問題仍然是成本。他向《證券日報》記者介紹，“當然我們也要從多方面來看，比如，材料費用與金屬相比，確實成本比 較高，但與此同時，我們可以運用碳纖維的優(yōu)點進行整個車的集成設計。換言之，如果我們只用一點一點碳纖維替換，成本上不具有優(yōu)勢，而如果有好的設計，我們 可以把傳統(tǒng)金屬車身250個到300個零部件縮減到50個到60個，那么，這樣我們就節(jié)約了很多制造、組裝過程”。
從產(chǎn)業(yè)角度來 看，中國碳纖維輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展也面臨多重挑戰(zhàn)。首先，在設計方面，國內人才和資源比較少，特別是從事過碳纖維汽車量產(chǎn)部件設計的人才非常缺乏。其次，在生 產(chǎn)工藝方面，傳統(tǒng)的航空航天領域的工藝，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品一致性差，無法滿足汽車規(guī)?；a(chǎn)的要求。還需要特別指出的是，汽車碳纖維零部件生產(chǎn)需要研發(fā)、 設計、大規(guī)模生產(chǎn)的一體化能力，要求企業(yè)擁有非常高的綜合實力。
何鵬博士介紹說，對于這些問題，“我們整合了全球優(yōu)勢資源，打造了從碳纖維、輕量化設計、材料工藝研發(fā)、規(guī)模生產(chǎn)技術保障到4.0版智能化制造工廠，給客戶提供全方位的碳纖維輕量化整體解決方案。”
具 體而言，何鵬博士介紹，與研究水平世界領先的德國慕尼黑工業(yè)大學碳纖維復合材料研究所合作建立康得新歐洲復合材料研發(fā)中心；2015年，康得集團與德國 GFG公司就投資4.5億歐元建設“新能源電動汽車碳纖維復合材料車體以及部件產(chǎn)業(yè)化項目”簽署協(xié)議。而早在此前的2013年，康得集團就開始在河北廊坊 建設了年產(chǎn)5100噸高性能碳纖維的生產(chǎn)基地——中安信科技有限公司。
對于生產(chǎn)工藝，何鵬博士介紹說：在編織上，我們采用國際一流 的多軸向經(jīng)編設備和編織設備，工作效率遠超國內設備；HP-RTM工藝全自動化生產(chǎn)線是來自歐洲的最新型設備，產(chǎn)品尺寸精度高且穩(wěn)定，生產(chǎn)周期更短；濕法 工藝采用歐洲先進的自動化生產(chǎn)線設備，整個成型周期在3分鐘以內；康得復材Surface-RTM工藝可以進行批量化生產(chǎn)，該技術可使得零件達到A級表 面，無需進行表面處理直接噴涂面漆，大大節(jié)省后續(xù)的周期和成本。
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