汽車復(fù)合材料的案例
這次要收購捷克汽車復(fù)合材料零部件供應(yīng)商Benet
作為其多材料戰(zhàn)略的一部分，帝人將利用Benet在現(xiàn)有研發(fā)項目中的能力，與帝人一起發(fā)展創(chuàng)新化學(xué)，Continental Structural Plastics公司杰出的材料和成型技術(shù)以及技術(shù)團(tuán)隊，提供創(chuàng)新汽車復(fù)合材料解決方案，滿足客戶輕量化、牢固、設(shè)計靈活性、高生產(chǎn)效率和具成本效益的未來需求。目前，帝人計劃到2030年可讓其汽車復(fù)合材料業(yè)務(wù)銷售額達(dá)到約17億歐元（約合20億美元，137.4億元人民幣）。
日本帝人收購葡萄牙汽車復(fù)合材料供應(yīng)商Inapal
據(jù)外媒報道，日本帝人有限公司（Teijin Limited）收購了葡萄牙領(lǐng)先汽車復(fù)合材料供應(yīng)商InapalPlasticos SA（Inapal）。Inapal的股份將由帝人集團(tuán)荷蘭控股公司Teijin Holdings Netherlands B.V.購買。在確認(rèn)所有慣例成交條件（包括監(jiān)管部門的批準(zhǔn)）均已滿足之后，收購已于2018年8月初完成。
Inapal是汽車和重型卡車行業(yè)復(fù)合材料一級供應(yīng)商，在葡萄牙擁有兩個生產(chǎn)基地，服務(wù)于捷豹路虎、寶馬、梅賽德斯、大眾和賓利等各大歐洲原始設(shè)備制造商（OEM），其產(chǎn)品包括A級車身門板、采用多種材料和加工工藝制成的結(jié)構(gòu)件和底盤零部件，常用的材料和加工工藝包括片狀模塑料（SMC）、碳纖維片狀模塑料、預(yù)浸壓縮成型（PCM）、長纖維熱塑性材料（D-LFT）以及玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性材料（GMT）。
帝人有限公司總裁兼首席執(zhí)行官Jun Suzuki表示：“我們正在利用帝人的輕量化、高性能材料和集成復(fù)合技術(shù)，并將此類材料和技術(shù)作為未來中長期戰(zhàn)略發(fā)展的關(guān)鍵。收購Continental Structural Plastics使我們成為全球汽車市場高性能材料的一級供應(yīng)商，今年7月，我們宣布收購了德國領(lǐng)先汽車內(nèi)飾材料供應(yīng)商-齊格勒（Ziegler），現(xiàn)在收購Inapal實現(xiàn)了我們對股東的承諾，即在包括歐洲在內(nèi)的全球范圍內(nèi)擴(kuò)展技術(shù)。我們將通過利用CSP、齊格勒和Inapal的業(yè)務(wù)能力，尋求協(xié)同效應(yīng)，繼續(xù)發(fā)展成為多材料組件的供應(yīng)商。”
帝人預(yù)計，到2030年，其汽車復(fù)合材料業(yè)務(wù)銷售額將達(dá)17億歐元（20億美元）。該公司現(xiàn)在為世界上北美、歐洲和亞洲等主要汽車消費市場的客戶提供服務(wù)，并與全球各大汽車原始設(shè)備制造商建立業(yè)務(wù)聯(lián)系。
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展開 日本帝人收購葡萄牙汽車復(fù)合材料供應(yīng)商Inapal
據(jù)外媒報道，日本帝人有限公司（Teijin Limited）收購了葡萄牙領(lǐng)先汽車復(fù)合材料供應(yīng)商InapalPlasticos SA（Inapal）。Inapal的股份將由帝人集團(tuán)荷蘭控股公司Teijin Holdings Netherlands B.V.購買。在確認(rèn)所有慣例成交條件（包括監(jiān)管部門的批準(zhǔn)）均已滿足之后，收購已于2018年8月初完成。
Inapal是汽車和重型卡車行業(yè)復(fù)合材料一級供應(yīng)商，在葡萄牙擁有兩個生產(chǎn)基地，服務(wù)于捷豹路虎、寶馬、梅賽德斯、大眾和賓利等各大歐洲原始設(shè)備制造商（OEM），其產(chǎn)品包括A級車身門板、采用多種材料和加工工藝制成的結(jié)構(gòu)件和底盤零部件，常用的材料和加工工藝包括片狀模塑料（SMC）、碳纖維片狀模塑料、預(yù)浸壓縮成型（PCM）、長纖維熱塑性材料（D-LFT）以及玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性材料（GMT）。
帝人有限公司總裁兼首席執(zhí)行官Jun Suzuki表示：“我們正在利用帝人的輕量化、高性能材料和集成復(fù)合技術(shù)，并將此類材料和技術(shù)作為未來中長期戰(zhàn)略發(fā)展的關(guān)鍵。收購Continental Structural Plastics使我們成為全球汽車市場高性能材料的一級供應(yīng)商，今年7月，我們宣布收購了德國領(lǐng)先汽車內(nèi)飾材料供應(yīng)商-齊格勒（Ziegler），現(xiàn)在收購Inapal實現(xiàn)了我們對股東的承諾，即在包括歐洲在內(nèi)的全球范圍內(nèi)擴(kuò)展技術(shù)。我們將通過利用CSP、齊格勒和Inapal的業(yè)務(wù)能力，尋求協(xié)同效應(yīng)，繼續(xù)發(fā)展成為多材料組件的供應(yīng)商。”
帝人預(yù)計，到2030年，其汽車復(fù)合材料業(yè)務(wù)銷售額將達(dá)17億歐元（20億美元）。該公司現(xiàn)在為世界上北美、歐洲和亞洲等主要汽車消費市場的客戶提供服務(wù)，并與全球各大汽車原始設(shè)備制造商建立業(yè)務(wù)聯(lián)系。
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據(jù)外媒報道，日本帝人有限公司（Teijin Limited）收購了葡萄牙領(lǐng)先汽車復(fù)合材料供應(yīng)商InapalPlasticos SA（Inapal）。Inapal的股份將由帝人集團(tuán)荷蘭控股公司Teijin Holdings Netherlands B.V.購買。在確認(rèn)所有慣例成交條件（包括監(jiān)管部門的批準(zhǔn)）均已滿足之后，收購已于2018年8月初完成。
Inapal是汽車和重型卡車行業(yè)復(fù)合材料一級供應(yīng)商，在葡萄牙擁有兩個生產(chǎn)基地，服務(wù)于捷豹路虎、寶馬、梅賽德斯、大眾和賓利等各大歐洲原始設(shè)備制造商（OEM），其產(chǎn)品包括A級車身門板、采用多種材料和加工工藝制成的結(jié)構(gòu)件和底盤零部件，常用的材料和加工工藝包括片狀模塑料（SMC）、碳纖維片狀模塑料、預(yù)浸壓縮成型（PCM）、長纖維熱塑性材料（D-LFT）以及玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性材料（GMT）。
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復(fù)合材料在汽車中的最新應(yīng)用
Velozzi Supercar：由碳纖維和碳納米管制成的電動賽車
提高燃油效率的關(guān)鍵是降低重量，因此原始設(shè)備制造商（OEM）現(xiàn)在更加看重復(fù)合材料的輕量優(yōu)勢，而其相對于鋼和鋁的價格優(yōu)勢反而在其次。政府對于高里程和低排放汽車的需求，使得汽車制造商們都開始進(jìn)行創(chuàng)新，尋求更加昂貴的材料，例如碳纖維復(fù)合材料和納米復(fù)合材料，以達(dá)到輕量化目標(biāo)。
材料供應(yīng)商對于復(fù)合材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用是非常樂觀的。亞什蘭高性能材料的Cedric Ball認(rèn)為，汽車行業(yè)正處于向新一代汽車轉(zhuǎn)變的重大時期，“在提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低生產(chǎn)成本的雙重壓力下，我們正處于市場壓力和行業(yè)趨勢的‘完美風(fēng)暴’之中，因此復(fù)合材料對于汽車制造商的吸引力遠(yuǎn)勝從前。”
Ball是美國塑料工程師學(xué)會（SPA）主辦的2010年汽車復(fù)合材料研討會和展覽會（ACCE，9月15-16日，美國密歇根州）的研討會負(fù)責(zé)人。今年ACCE的主題是“復(fù)合材料：造就新型汽車”。該研討會已經(jīng)舉辦了九屆，這是第十屆，是汽車復(fù)合材料領(lǐng)域的重要論壇，吸引著來自世界各地的眾多參展商、演講嘉賓和參與者。
PPG工業(yè)公司長纖維熱塑性塑料部門的技術(shù)負(fù)責(zé)人和研究人員Creig Bowland負(fù)責(zé)ACCE的技術(shù)議程的制定，他認(rèn)為，汽車行業(yè)對復(fù)合材料的需求現(xiàn)在已超越從前。“汽車制造速度的緩慢和高能效汽車的急切需求，意味著復(fù)合材料成為了真正的解決方案。”
電動汽車
許多人將混合動力汽車看作擺脫對燃油的依賴和降低排放的一條良好途徑。一月份在底特律舉辦的北美國際汽車展上，大約展出了20款電動汽車。輕質(zhì)材料對于減輕混合動力汽車所增加的電池重量是至關(guān)重要的。但能否在復(fù)合材料之中存儲電能？倫敦皇家學(xué)院說，這并非不可能。
展開 IACMI復(fù)合材料研究所宣布啟動熱塑性復(fù)合材料研究項目
IACMI，與杜邦高性能材料，F(xiàn)ibrtec公司和合作伙伴美國普渡大學(xué)宣布在降低生產(chǎn)成本的推出有兩個重點選擇的第一個項目和增加了對汽車復(fù)合材料的設(shè)計靈活性。在這兩個領(lǐng)域的進(jìn)步可以開拓新的機(jī)會，并成為復(fù)合材料部件的大規(guī)模部署的推動者。
多重因素，包括成本和設(shè)計約束，在大批量汽車應(yīng)用中采用復(fù)合材料存在障礙。這個新IACMI項目將通過一個完全不同的方法來制造碳纖維復(fù)合材料與今天那些目前正在使用的同時滿足這些關(guān)鍵領(lǐng)域。這項工作將建立在差異化技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)。通過Fibrtec制造柔性涂覆纖維束將形成用快速形成織物（RFF）技術(shù)與專有聚酰胺樹脂既由DuPont沿柔性 織物預(yù)浸料。最終成分將受益于絲束制造工序的增加生產(chǎn)速度和導(dǎo)致制造費用較低的織物形成過程。用這種方法制成的復(fù)合材料部件已示出當(dāng)由傳統(tǒng)技術(shù)合并到具有低空隙和良好的機(jī)械性能。柔性織物預(yù)浸漬體也已顯示出具有在成型實驗良好懸垂行為。在研究者普渡大學(xué)復(fù)合材料制造與仿真中心將與團(tuán)隊一起建模和驗證懸垂性和部件性能。
高循環(huán)時間進(jìn)行生產(chǎn)連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料的增加成本。使用新興浸漬和絲束涂層和織物形成的新方法的材料可望高容量的復(fù)合材料的顯著降低生產(chǎn)成本。“通過利用所有的項目合作伙伴的優(yōu)勢，我們要創(chuàng)造高容量，低成本熱塑性復(fù)合材料汽車零部件獨特的商業(yè)上可行的路徑的潛力，說：” 揚Sawgle，杜邦高性能材料，項目經(jīng)理。
行業(yè)合作伙伴一直熱心參與項目建議利用IACMI資源和對高沖擊先進(jìn)復(fù)合材料部署成員協(xié)作。“通過與業(yè)界合作，以解決制造方面的挑戰(zhàn)，我們正在推進(jìn)清潔能源的創(chuàng)新，這將有助于推動美國制造業(yè)和競爭力，說：” 克雷格·藍(lán) IACMI，復(fù)合材料研究所首席執(zhí)行官。
展開 基于復(fù)合材料的汽車輕量化設(shè)計技術(shù)
在汽車研發(fā)的領(lǐng)域，輕量化設(shè)計早已成為整車產(chǎn)品開發(fā)的主要潮流。輕量化設(shè)計，意味著更少的材料使用，更輕的車身重量，更少的CO2排放。歸功于使用輕量化設(shè)計技術(shù)獲得的新一代車身，汽車成本效率得到了大幅度的提升，同時車輛的可操控性也顯著增強(qiáng)。通常，在這一領(lǐng)域，新材料的應(yīng)用是創(chuàng)新設(shè)計的主要源泉。近些年來，使用鋁制零部件取代傳統(tǒng)的鋼制零部件，為汽車企業(yè)節(jié)約了大量的材料。但是尋找質(zhì)量更輕，性能更好的材料的研究始終沒有停止。在最新的研究成果中，復(fù)合材料已經(jīng)在汽車零部件輕量化設(shè)計中嶄露頭角。但是直到最近，復(fù)合材料的應(yīng)用仍然局限于汽車的非承重零部件和非安全相關(guān)零部件。今天，越來越多的汽車廠商開始對復(fù)合材料在承重零部件上的應(yīng)用的可行性進(jìn)行探索。因為復(fù)合材料的固有特性與金屬材料有很大不同，因此需要一套全新的產(chǎn)品開發(fā)流程。大眾汽車研究中心近期開展了一項研究，其核心目標(biāo)是在傳統(tǒng)的B-柱設(shè)計中引入復(fù)合材料材質(zhì)，以期在合理的制造成本內(nèi)，獲得質(zhì)量更輕，性能更好的B-柱設(shè)計方案。這個項目是與Altair公司產(chǎn)品咨詢團(tuán)隊（Altair ProductDesign）合作并運用HyperWorks軟件完成的。
解決方案
大眾汽車對復(fù)合材料在汽車承重零部件中的應(yīng)用起始于某鋁制B-柱結(jié)構(gòu)。該部件使用額外的鋼制及鋁制零部件進(jìn)行了加強(qiáng)。大眾汽車和Altair ProductDesign的工程師對在該零部件上使用復(fù)合材料替代鋁材料以獲得質(zhì)量更輕的設(shè)計方案展開了研究。為了對比驗證新的設(shè)計方案與原有方案在質(zhì)量及性能上的差別，工程師選擇了一款已有的B-柱零部件（Audi A8,D3）作為基礎(chǔ)設(shè)計。對于所選定的模型，工程師們基于其工程經(jīng)驗、產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)以及CAD數(shù)據(jù)，作為其新產(chǎn)品設(shè)計的依據(jù)。
展開 MAT_58材料卡片在新能源汽車復(fù)合材料底護(hù)板仿真分析中的應(yīng)用
圖1 汽車底護(hù)板
隨著全球汽車產(chǎn)業(yè)向電動化、智能化加速轉(zhuǎn)型，新能源汽車的底部安全防護(hù)已成為決定產(chǎn)品可靠性與市場競爭力的核心要素之一。面對復(fù)雜的真實路況——從城市道路的減速帶到非鋪裝路面的碎石與凸起——作為動力電池“第一道物理防線”的底護(hù)板，其性能直接關(guān)系到整車的安全底線。
圖2 高分子復(fù)合材料與鋁鎂合金材料的對比
傳統(tǒng)的金屬防護(hù)方案雖然可靠，但過大的重量已成為阻礙車輛續(xù)航里程提升的“阿克琉斯之踵”。在此背景下，以連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic， CFRTP） 為代表的輕量化高性能材料方案應(yīng)運而生，正引領(lǐng)一場從“金屬護(hù)甲”到“復(fù)合材料鎧甲”的靜默革命。
圖3 底盤全方位保護(hù)5件套
在這場材料革新中，我國材料科技企業(yè)已走在前列。例如，金發(fā)科技憑借其在CFRTP領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，創(chuàng)新性地將該材料應(yīng)用于動力電池的底護(hù)板與密封蓋系統(tǒng)。
底護(hù)板復(fù)合材料
① 更強(qiáng)的防護(hù)能力：Kingfa復(fù)合材料底護(hù)板較能夠顯著提升動力電池底部沖擊防護(hù)效果。即使在16mm直徑的球頭沖擊下下(更嚴(yán)苛的底部沖擊試驗)Kingfa復(fù)合材料底護(hù)板較3mm鋁板具有更強(qiáng)的防護(hù)能力；
② 更低的零件成本：使用復(fù)合材料對高強(qiáng)鋼的封裝，節(jié)省了電泳，PVC涂層等工藝成本，整體零件成本有很大的節(jié)約。Kingfa復(fù)合材料底護(hù)板較鋁板可以大幅節(jié)省材料成本。
更值得關(guān)注的是，金發(fā)科技通過對阻燃配方的創(chuàng)新設(shè)計，使CFRTP部件同時滿足了高玻纖含量、V0級阻燃、1200℃耐火燒等極端安全要求，展現(xiàn)了材料本身的多功能集成潛力。
然而，復(fù)合材料的“可設(shè)計性”既是其優(yōu)勢，也帶來了巨大的開發(fā)挑戰(zhàn)。
展開 航空航天與汽車領(lǐng)域熱塑性復(fù)合材料聯(lián)盟在德國組建
航空航天與汽車領(lǐng)域熱塑性復(fù)合材料聯(lián)盟在德國組建。索爾維（Solvay）、德國飛機(jī)零配件制造商Premium AEROTEC與佛吉亞綠動智行系統(tǒng)（Faurecia Clean Mobility）公司于8月2日宣布組成IRG CosiMo（可持續(xù)流動性復(fù)合材料）聯(lián)盟，該聯(lián)盟是復(fù)合材料行業(yè)第一個由私企財團(tuán)組建的研究性聯(lián)盟，專注于航空航天和汽車市場熱塑性復(fù)合材料大規(guī)模生產(chǎn)所需的材料和工藝技術(shù)的開發(fā)。
通過為期3年的協(xié)議，索爾維、Premium AEROTEC與佛吉亞綠動智行系統(tǒng)公司將結(jié)合三方的專業(yè)知識、能力和資源，為可持續(xù)性移動領(lǐng)域提供解決方案。綜合利用材料資源、調(diào)整工業(yè)化節(jié)奏和加速汽車和航空航天領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)升級是該聯(lián)盟的工作重點。
與此同時，Premium AEROTEC和佛吉亞綠動智行系統(tǒng)公司也是即將在德國巴伐利亞自由州啟動的“Campus Carbon 4.0計劃”項目聯(lián)盟（簡稱CC4.0 CosiMo）的參與單位。該項目由公共贊助，旨在開發(fā)新的材料和工藝，用于將己內(nèi)酰胺原位聚合成PA6，大批量應(yīng)用在汽車領(lǐng)域。
本次組建IRG CosiMo聯(lián)盟是CC4.0 CosiMo聯(lián)盟的延伸，目標(biāo)是更廣泛的熱塑性材料和工藝研發(fā)。作為IRG CosiMo的合作伙伴，奧格斯堡紡織技術(shù)研究所（ITA Augsburg）將進(jìn)行該聯(lián)盟的工作主持和項目管理，協(xié)調(diào)科研計劃，及加工帶狀和網(wǎng)格狀熱塑性復(fù)合材料的設(shè)備運作。
展開 航空航天與汽車領(lǐng)域熱塑性復(fù)合材料聯(lián)盟在德國組建
航空航天與汽車領(lǐng)域熱塑性復(fù)合材料聯(lián)盟在德國組建。索爾維（Solvay）、德國飛機(jī)零配件制造商Premium AEROTEC與佛吉亞綠動智行系統(tǒng)（Faurecia Clean Mobility）公司于8月2日宣布組成IRG CosiMo（可持續(xù)流動性復(fù)合材料）聯(lián)盟，該聯(lián)盟是復(fù)合材料行業(yè)第一個由私企財團(tuán)組建的研究性聯(lián)盟，專注于航空航天和汽車市場熱塑性復(fù)合材料大規(guī)模生產(chǎn)所需的材料和工藝技術(shù)的開發(fā)。
通過為期3年的協(xié)議，索爾維、Premium AEROTEC與佛吉亞綠動智行系統(tǒng)公司將結(jié)合三方的專業(yè)知識、能力和資源，為可持續(xù)性移動領(lǐng)域提供解決方案。綜合利用材料資源、調(diào)整工業(yè)化節(jié)奏和加速汽車和航空航天領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)升級是該聯(lián)盟的工作重點。
與此同時，Premium AEROTEC和佛吉亞綠動智行系統(tǒng)公司也是即將在德國巴伐利亞自由州啟動的“Campus Carbon 4.0計劃”項目聯(lián)盟（簡稱CC4.0 CosiMo）的參與單位。該項目由公共贊助，旨在開發(fā)新的材料和工藝，用于將己內(nèi)酰胺原位聚合成PA6，大批量應(yīng)用在汽車領(lǐng)域。
本次組建IRG CosiMo聯(lián)盟是CC4.0 CosiMo聯(lián)盟的延伸，目標(biāo)是更廣泛的熱塑性材料和工藝研發(fā)。作為IRG CosiMo的合作伙伴，奧格斯堡紡織技術(shù)研究所（ITA Augsburg）將進(jìn)行該聯(lián)盟的工作主持和項目管理，協(xié)調(diào)科研計劃，及加工帶狀和網(wǎng)格狀熱塑性復(fù)合材料的設(shè)備運作。
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展開 帝人收購Benet Automotive以擴(kuò)大歐洲汽車業(yè)務(wù)
作為其多材料戰(zhàn)略的一部分，帝人將利用Benet在現(xiàn)有開發(fā)項目中的能力，通過帝人和CSP的杰出材料和成型技術(shù)以及技術(shù)團(tuán)隊成員發(fā)展創(chuàng)新化學(xué)，提供創(chuàng)新的汽車復(fù)合材料解決方案，滿足客戶未來的輕量化需求，韌性，設(shè)計靈活性，生產(chǎn)力和成本效益。帝人的目標(biāo)是到2030年汽車復(fù)合材料業(yè)務(wù)銷售額約為17億歐元（20億美元）。
汽車用碳纖維復(fù)合材料防撞梁鋪層角度優(yōu)化
圖12 優(yōu)化結(jié)果圖
表2 初始值與優(yōu)化值對比
最大吸能量/J
最大碰撞力/N
最大位移/mm
初始值
113.6
20338
12.78
優(yōu)化值
119.9
14590
12.11
根據(jù)表2可知，對碳纖維復(fù)合材料鋪層進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后最大吸能量增加了5.6%，最大碰撞力降低了28.3%，最大位移降低了5.2%，優(yōu)化結(jié)果滿足設(shè)計的要求。
5．結(jié)論
基于HyperStudy優(yōu)化平臺與LS-DYNA求解器相結(jié)合的碳纖維復(fù)合材料優(yōu)化設(shè)計方法實現(xiàn)了鋪層順序優(yōu)化。本案例證明了這種優(yōu)化設(shè)計方法對基于鋪層的碳纖維復(fù)合材料優(yōu)化是有效的，為基于鋪層碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)化提供了一種新的方法。
參考文獻(xiàn)
[1] 程章,朱平,馮奇,等.碳纖維復(fù)合材料汽車翼子板優(yōu)化設(shè)計研究[J].汽車工程學(xué)報,2015,
5(05):367-374.
[2] 王耀先.復(fù)合材料力學(xué)與結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].上海:華東理工大學(xué)出版社,2012.
[3] 蘇尚彬,焦學(xué)健,薛遠(yuǎn)水,等.碳纖維材料保險杠耐撞性分析及輕量化[J].山東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2015,29(03):49-52.
[4] 顧力強(qiáng),林忠欽,趙亦希,等.轎車保險杠低速碰撞試驗研究[J].上海交通大學(xué)學(xué)報,
2003,37(1):137-140.
汽車用碳纖維復(fù)合材料防撞梁鋪層角度優(yōu)化.pdf
展開 生物基材料在汽車領(lǐng)域全面崛起！PLA纖維、復(fù)合材料、尼龍，橡膠、植物皮革
隨著在我們生活的各個領(lǐng)域面臨的環(huán)境績效的壓力越來越大，汽車制造商除了減少汽車排放之外還在做什么？
盡管電動汽車不會產(chǎn)生尾氣排放，但令人不快的事實是，它們的清潔程度取決于為其提供動力的電力，是否來源于清潔能源。而且正如 Polestar 和沃爾沃的生命周期分析所顯示的那樣，生產(chǎn)電動汽車比生產(chǎn)同等的燃油汽車碳排放更多。
碳減排涉及到汽車生產(chǎn)和制造方式的方方面面,在材料領(lǐng)域，生物基材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用一直是汽車行業(yè)的努力方向。
福特早在上世紀(jì)20年代起就致力于生物材料的使用，當(dāng)時亨利·福特就在T型車上使用了麥草。此后，大豆材質(zhì)的泡沫、密封件、墊圈，蓖麻材質(zhì)的泡沫、塑料及天然纖維增強(qiáng)材料均開始被福特及其他車企使用。多種多樣的生物基材料被應(yīng)用于汽車制造的各個方面。
汽車零部件創(chuàng)新應(yīng)用！新型植物纖維，生物基復(fù)合材料或?qū)⑻娲ＡА⑻祭w維
1.復(fù)合材料
到 2024 年，汽車制造中復(fù)合材料（由樹脂增強(qiáng)纖維制成的材料）的全球市場預(yù)計將達(dá)到近 200 億英鎊。
塑料/聚合物與纖維的混合使它們更堅固，稱為復(fù)合材料。最著名的復(fù)合材料是“玻璃纖維”，一種與玻璃纖維混合的聚合物。當(dāng)我們將塑料/聚合物與來自可再生資源的纖維混合時，我們稱它們?yōu)樯?em>復(fù)合材料。最常用于增強(qiáng)聚合物/塑料的天然纖維是纖維素、大豆、大 麻和亞麻。
寶馬試圖在他們的汽車中使用大 麻等植物纖維材料。幾年前，他們在電動i3的門板上添加了大 麻襯里。大 麻的使用有助于減輕車輛的重量，并且非常耐用。由于大 麻 在生長過程中吸收碳并釋放氧氣，因此大 麻面板比塑料板輕 30%，同時減排了二氧化碳。
加拿大政府向多倫多的材料供應(yīng)商 GreenNano Technologies Inc.
展開 尋求不可替代性—碳纖維復(fù)合材料在汽車中應(yīng)用的突破之路
價高、工藝受限，難以量產(chǎn)
碳纖維復(fù)合材料價格高，使其在汽車上應(yīng)用具有一定的難度，特別在降本壓力很大的當(dāng)前。碳纖維復(fù)合材料的價格高，除了碳纖維本身價格較高外，其中最大一個原因就是目前的加工方式，導(dǎo)致加工效率低，加工成本高。目前碳纖維復(fù)合材料的加工方式是從玻纖復(fù)材的工藝而來，加工成本甚至比碳纖維原材料成本還要高，有的甚至高許多倍。同時受加工工藝的局限，不僅成本增加，而且效率較低，難以滿足汽車行業(yè)動輒數(shù)萬甚至幾十萬車型的需要。
2. 缺乏復(fù)材設(shè)計經(jīng)驗及人員
汽車是一個系統(tǒng)工程，碳纖維不是簡單的一個部件就可以解決的。碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用，不是人們簡單想象，以為更換一個部件，改成碳纖維材料就OK了，可以減重。汽車是一個系統(tǒng)工程，簡單更換一個部件，可能帶來其他問題，包括共振、聲躁、安全等。汽車企業(yè)還缺乏復(fù)合材料的設(shè)計研發(fā)人才和缺少適合汽車用復(fù)合材料的設(shè)計數(shù)據(jù)、規(guī)范等。
寶馬車型的成功，就是根據(jù)碳纖維復(fù)合材料的特性，對整車重新進(jìn)行了設(shè)計，才取得了成功。而這個設(shè)計能力，國內(nèi)廠家還比較欠缺。
3. 大汽車廠家處于觀望態(tài)度
國內(nèi)汽車廠家雖然感到碳纖維復(fù)合材料在汽車上有應(yīng)用前景，也有廠家有所動作，但步驟較慢，一方面汽車廠家不太懂碳纖維和復(fù)合材料，不熟悉加工工藝，或者說相關(guān)工藝的技術(shù)還沒有公開，無法通過購買等經(jīng)濟(jì)手段獲得，投資碳纖維汽車有一定風(fēng)險。另外，汽車生產(chǎn)線都投資巨大，上碳纖維汽車生產(chǎn)線，也有可能使以前的投資縮減甚至無用，因此國內(nèi)大汽車廠家步驟謹(jǐn)慎，處于觀望態(tài)度。
此外碳纖維復(fù)合材料在汽車上應(yīng)用涉及到維修、回收以及保險、政策等，都是需要進(jìn)一步研究的問題。
三、碳纖維及復(fù)合材料在汽車中應(yīng)用的流派
1. 改裝車和超跑
早期因為碳纖維陽春白雪的高貴身份和高昂價格，使其多用于跑車、賽車等高檔車中,后來也逐漸用于汽車改裝件中。
展開 瀚森與弗勞恩霍夫協(xié)會達(dá)成協(xié)議 合作開發(fā)車輛輕質(zhì)復(fù)合材料
近日，瀚森汽車復(fù)合材料公司與弗勞恩霍夫項目中心達(dá)成了為期三年的新協(xié)議，繼續(xù)共同開發(fā)輕質(zhì)復(fù)合材料技術(shù)和高性能系統(tǒng)，以滿足汽車大批量生產(chǎn)的需求。使用新的復(fù)合技術(shù)有助于更換鋼材和其他較重的材料，以實現(xiàn)輕量化車輛。
瀚森是全球領(lǐng)先的熱固性樹脂制造商和中心，自2013年以來一直與汽車制造商合作開發(fā)高性能材料和加工技術(shù)，使其能夠制造重量輕、強(qiáng)度高的零件，減少整體車輛，同時改善燃?xì)饫锍毯托阅堋＿@一合作在復(fù)合材料的商業(yè)應(yīng)用方面取得了成功。
瀚森汽車應(yīng)用開發(fā)和技術(shù)支持經(jīng)理史蒂芬說：“這個新協(xié)議使我們能夠繼續(xù)與中心合作，支持使用大規(guī)模復(fù)合制造技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)。隨著汽車制造商尋求減輕汽車重量、使用新的復(fù)合材料技術(shù)代替鋼和其他較重的材料，對汽車設(shè)計和生產(chǎn)越來越重要。”
弗勞恩霍夫協(xié)會是公助、公益、非盈利的科研機(jī)構(gòu)，為企業(yè)特別是中、小企業(yè)開發(fā)新技術(shù)，新產(chǎn)品，新工藝，協(xié)助企業(yè)解決自身創(chuàng)新發(fā)展中的組織、管理問題，同樣是國家科技發(fā)展的重要力量，積極參與歐盟的科技發(fā)展項目，接受德國各州及聯(lián)邦政府委托，在特別是對社會發(fā)展具有重大意義的環(huán)保、能源、健康等范疇進(jìn)行一系列戰(zhàn)略性的研究。
弗勞恩霍夫項目中心能夠與主要汽車制造商合作，以測試材料和生產(chǎn)零部件的全面生產(chǎn)。瀚森的工程師致力于幫助汽車制造商開發(fā)、測試和集成最新的技術(shù)、材料到他們的新車中。原型專家、工具制造商和測試公司的網(wǎng)絡(luò)也在這項工作中與瀚森一起工作。與弗勞恩霍夫項目中心合作，瀚森已經(jīng)完善了周期內(nèi)快速生產(chǎn)大型零件耐熱罩的應(yīng)用。
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