工程院院士:就像鋼替代鐵,CFPR的應用是制造業的又一次革命,但要解決以下問題
中國工程院院士蔣士成近期表示:輕質高強是材料發展永恒主題,從石器時代至今,碳纖維復合材料是目前工程上可以大規模應用比強度最高的材料;碳纖維經過50多年發展,技術開始成熟,大規模應用時機已經到來;碳纖維大規模應用,將使制造業發生又一次革命(象鋼代替鐵)。
蔣院士表示:行業企業應該準確凝練技術瓶頸,明確技術發展方向。包括碳纖維低成本化、專用碳纖維開發;車用快速成型樹脂與預浸料、熱塑性復合材料技術;低成本自動化量產技術與裝備;維修與回收循環技術。
2017年全球碳纖維需求約8萬噸、中國大陸2.3萬噸。中國規劃2030年15萬噸
蔣院士表示,碳纖維在制造業應用,將巨大提升中國制造業國際競爭力:中國制造2025優先發展10大領域,有8大領域迫切需要CFRP;交通運輸工具輕量化,節能減排,提升續航里程;運動部件慣性減少,提高精度,提高速度;裝備抗腐蝕,提高安全性,提高壽命。
寶馬是碳纖維在汽車應用的先驅,率先建立應用技術體系、供應鏈體系、量產車型應用示范
寶馬i3,i8碳纖維車身
寶馬M240i:后視鏡、側裙、后擴散器、后尾翼
寶馬6系M SPORT 后視鏡、出風口、中控臺、檔桿
寶馬5系M:前唇、側裙、后擴散器、后視鏡
寶馬5系:13個碳纖維零部件增強車身,減重100公斤
寶馬7系:carbon Core A、B、C柱、頂樑,測樑、行李艙隔斷車身骨架減重40公斤
寶馬3系:發動機蓋多孔散熱、車頂、后視鏡、側裙、后唇、尾翼
寶馬4系M:保險杠、進氣口、進氣格柵、后視鏡、側裙、后擴散器、檔桿
寶馬1系M:后擾流板、側裙、
寶馬供應商:
大絲束PAN原絲生產線:日本三菱
大絲束氧化碳化碳纖維生產線:SGL美國
碳纖維織物:SGL德國萊比錫
快速固化RTM樹脂: hanke、 BAYER、BSAS
HP-RTN技術與自動化設備:辛迪巴赫
連接技術裝備:德國,激光表面處理與涂膠、工裝自動化裝備
快速固化高強粘合劑:DoW
預計全球2020年前將有一批量產車型使用CFRP
1.20輛以上碳纖維跑車:前途跑車、蔚來ES8
2.車身:奧新電動車、海源;樣車:一汽、長安、吉利、奇瑞
3.奧迪A8:車身尾部增強
4.轂Shelby GT350R 碳纖維輪轂
5.瑞典柯尼賽格的Agera車型整個輪轂
6.傳動軸:寶馬M4,豐田86等10個車型
7.蘭博基尼第六元素概念車使用碳纖維**連桿取代鋼制連接件,
8.重量減輕40%-50%豐田氫能源電動車:碳纖維氫氣瓶、電池支架熱塑性
9.發動機蓋:北京汽車等10多個車型
10.蔚來ES6: 后地板
11.蘭博基尼:短切纖維模壓車身、內飾
12.斯巴魯WRX STItS采用CFRP車頂,相比鋼板減重80%
13.Porsche AG 碳纖維制動盤
14.進氣管:福特FalconXR6 Sprint。寶馬E82 135i
15.前途K50,28個CFRP零部件,500-5000輛
16.前途15萬輛電動車:碳纖維車身
碳纖維應用的關鍵技術
但目前碳纖維應用的關鍵技術還很缺乏,比如以下關鍵技術:
(1)汽車CFRP模塊化結構設計、驗證與評價 。可減少零部件數量,減少模具費用,減少連接,減低制造成本;有利于低成本自動化量產。
(2)熱塑性復合材料CFRTP快速成型技術。熱塑性復合材料是汽車輕量化的重要發展方向,技術不斷進步:回收循環、維修方便、成型快、成本低、韌性好、耐濕熱性能好。
(3)CFRP低成本自動化量產技術與裝備。低成本自動化量產新技術與設備是成敗的關鍵:可降低生產成本、提高質量穩定性、提高生產節拍,是CFRP在制造業大規模應用的核心技術;全球有一大批自動化設備公司與工藝結合,開發各種新成型技術與新裝備。
(4)CFRP切削技術、連接技術、檢測技術、噴涂技術以及回收技術等。
中國是汽車制造大國,碳纖維與金屬混雜,結合中國新能源汽車產業,有望形成中國特色汽車產業及其車用碳纖維新興產業。誰抓住了這些機會,誰就能掌握汽車制造業的未來。
目前,基本掌握以上技術的企業當屬康得復材。康得復材打造了“工業4.0碳纖維復合材料部件智能化生產線”,這個平臺包括康得復材的智能化制造工廠,中安信的碳纖維產業,位于慕尼黑的KDX歐洲復合材料研發中心、KDX-Roding歐洲汽車輕量化設計中心,以及德國GFG等公司的規模化制造技術支持。年產150萬件碳纖維復合材料部件,包括:碳纖維經編織物生產線、碳纖維機織物生產線、預浸料生產線,碳纖維復合材料部件生產線。
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