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  1. 碳纖維汽車應用再躍進
    來源:新材料在線      發布時間:2017/12/04

    2017年1201   來源:新材料在線

           涉及未來汽車產業“新能源、智能化、輕量化”的材料爭奪戰,正持續發酵,整車企業、材料企業、科研機構等幾方的“對壘”也正趨于白熱化。

           汽車材料產業的規律是,當一種材料壟斷已經形成,后來者就很難完全顛覆,只有等待下一次產業革新浪潮。如今,隨著新能源汽車時代的加速到來,一個全新的、充滿想象空間的汽車用材料市場機會正在開啟。碳纖維復合材料等汽車非金屬材料正迎來一個前所未有的歷史黃金期。

    “為了推進汽車行業的綠色發展,國家出臺了一系列汽車產業發展政策,尤其是乘用車企業發展燃料消耗量與新能源必然改變各大汽車企業的產品結構,傳統汽車油耗壓力步步緊逼,非金屬材料的應用具有極大的優勢,既能緩解汽車企業在這兩方面的壓力,又能給非金屬行業提供更多的機遇,并將促使行業強強聯合、協同奮進、創新技術,共同開創汽車產業快速轉型升級,自主品牌全面振興的新局面?!?/span>中國第一汽車股份有限公司新能源開發院材料與輕量化所所長鄭虹在近日舉行的中國汽車工程學會汽車非金屬材料分會第七界年會上表示。

    中國汽車工程學會之前發布《節能與新能源汽車技術路線圖》規定,2026年至2030年的第三階段,實現整車比2015年減重35%,重點發展鎂合金和碳纖維復合材料技術,實現碳纖維復合材料混合車身及碳纖維零部件的大范圍應用,碳纖維使用量占車重達到5%。

    碳纖維無疑已經成為整車企業尤其是新能源車企產品升級換代的關鍵點。

    炙手碳纖維汽車應用“外熱內冷” 

    進入21世紀以來,世界各國的排放法規日益嚴格,如何在保證安全性和動力性的前提下降低油耗和減少排放是目前汽車工業迫切需要解決的問題。采用各種輕質材料取代金屬等傳統材料,使汽車輕量化是實現節能減排的重要途徑。碳纖維復合材料憑借輕質、高強度、高剛度、抗振性能好、抗疲勞、耐腐蝕等眾多優點越來越受到汽車工業的重視,在汽車中的應用也越來越多。

    “輕量化和材料包括了傳統鋼制材料,和輕質合金材料以及非金屬材料,通過新材料對傳統用材的替換,實現零部件和系統的輕量化設計?!?/span>北汽集團新技術研究院晉敏表示,碳纖維復合材料比強度和比磨量都是有非常明顯優勢的,力學性能很突出,設計自由度比較高,比較易于集成設計。在高檔轎車和新能源汽車上的應用也是越來越多??梢娞祭w維復合材料目前已經成為汽車輕量化設計的一個重要手段。

    圖表:碳纖維在汽車上的應用實例

    資料來源:賽瑞研究

    但新材料在線?通過調研發現,目前碳纖維復合材料在汽車領域的應用依然呈現出“外熱內冷”的局面??鐕嚻笤谔祭w維車用領域的研發和應用布局已經遠遠走在前列。

    碳纖維應用于汽車材料的歷史最早可以追溯到1953年,世界第 1 臺纖維增強復合材料汽車——GM Corvette制造成功。

    美國通用汽車公司1992年展出了由碳纖維復合材料制造車身的超輕概念車,車身質量為191.0 kg,整車質量降低68%,節油40%。蘭博基尼汽車2011年推出了Murciélago替代車型,該車采用了全碳纖維復合材料單殼體車身,質量僅有145.5 kg。

    目前,碳纖維復合材料制成的車身結構件已在德國寶馬公司開發的Z-9Z-22系列中大量采用。德國大眾汽車公司的“2L車”CC1研究項目,碳纖維復合材料用于車身的比例高達45%。通用汽車公司采用碳纖維復合材料制成的Chevrolet Corvette Z06紀念版轎車的發動機罩蓋,質量僅9.3 kg。福特和保時捷的發動機罩也全部采用了碳纖維復合材料,在安全性不降低的前提下獲得了極高的輕量化效果。

    而國內車企在碳纖維領域的應用尚處在初期研發、小規模應用的階段。

    “行業里所有人都看好碳纖維在汽車上的應用,但是因為受制于一些技術的限制,一個成本比較高,另外也不能滿足汽車行業快速發展的要求?!?/span>江蘇澳盛復合材料科技有限公司技術總監嚴兵告訴新材料在線?。

    碳纖維投資疾行

    雖然碳纖維復合材料目前因成本高昂、批量化制造工藝和裝備缺乏的囧境嚴重制約了其在汽車領域的大規模應用。但碳纖維復合材料用于汽車部件上不僅可以實現汽車輕量化,而且在安全性與乘用舒適性等方面也有很大提高,因此越來越受到汽車工業的重視,其未來前景毋庸置疑。

     國內乘車企業尤其是新能源汽車企業和碳纖維復合材料企業正加速在車用碳纖維材料領域的布局。

    11月28日,由康得集團、康得新集團、山東省榮成市人民政府共同出資建設的“康得碳谷科技有限公司年產6.6萬噸高性能碳纖維項目”在山東榮成開發區奠基開工。據新材料在線?了解,該項目總投資500億元,占地6660畝,分五期建設。建成達產后,年產高性能碳纖維6.6萬噸、高性能碳纖維原絲16.8萬噸、高性能碳纖維復合材料3萬噸,預計年銷售收入達到1000億元。

    2013年開始,康得、康得新布局打造全球唯一的碳纖維輕量化生態平臺,實現了碳纖維從原絲到碳絲,再到碳纖維復合材料的研發、設計、生產的全產業鏈。中安信于20168月投產,年產5100噸原絲、1700噸碳絲,是我國單體規模最大、具有國際先進水平的高性能碳纖維生產線。

    此外,康得集團在廊坊建立了康得復材工業4.0版智能化碳纖維車體及部件制造工廠,將年產5萬輛新能源汽車碳纖維車體、150萬件碳纖維部件??档眯录瘓F還投資3000萬歐元,在原慕尼黑工大實驗室級研發中心基礎上,建成采用全套國際一流裝備、面積3000平米的工業級康得新歐洲復合材料研發中心,成為中德兩國汽車輕量化國家級創新中心。另外,康得新還與擁有規?;a碳纖維部件設計經驗的德國雷丁公司合資建立康得新-雷丁歐洲汽車設計中心,以最先進的理念及技術開拓輕量化之路。

    “碳纖維輕量化生態平臺帶來強大競爭力,目前已經為中國53家車廠進行新能源電動車及汽車輕量化的設計,未來將會規模量產?!笨档?、康得新集團董事長鐘玉在接受媒體采訪時表示。

    9月29日,中復神鷹碳纖維有限公司在江蘇連云港舉行“千噸級SYT55T800)碳纖維新線項目”投產儀式。該線是目前國內技術水平最為領先、單線生產效率最高、自動化程度最高、綠色環保指標最好、投資成本最低的千噸級T800碳纖維生產線。

    窗口機會已現

    “國內外汽車輕量化發展趨勢比較一致,最重要的還是材料替換,比如鋼板結構減薄優化、鋁合金和鎂合金的應用、以塑代鋼及含纖維增強復合材料的替代?!?/span> 北京汽車研究總院有限公司工程師鐘廣亮表示,比較看好復合材料,包括樹脂類復合材料比如添加玻纖或者碳纖之類的復合材料。

    據了解,以奇瑞、觀致、北汽集團為代表的國內汽車廠商已開始在其推出的新能源電動汽車上使用碳纖維復合材料。今年上半年,北汽集團與康得復材簽訂了中國首個碳纖維汽車部件量產訂單,成為中國碳纖維用于汽車輕量化實現量產的開端。

    “在汽車輕量化方面,公司一直在跟蹤汽車領域應用碳纖維的機會,并與一些汽車廠商和一些科研院所合作嘗試一些應用碳纖維復合材料的汽車部件開發?!?/span>光威復材(300699.SZ)董秘王穎超在接待機構投資者時表示。

    海源機械(002529.SZ)近期在投資者互動平臺表示,公司與吉利的合作正在順利推進當中。另外,公司目前與多家車企正在洽談合作,開發碳纖維零部件產品。

    此前,中國恒瑞有限公司作為國內首款大面積使用新型碳纖維復合材料的純電動跑車前途K50復合材料重要技術合作伙伴以及主要碳纖維零部件制造供應商,已于日前完成了首批樣件的交付在。

    2017年710日,康得集團攜手北汽集團與常州市高新區管委會在北京簽訂協議,三方將共同出資,在常州國家高新技術產業開發區建設“工業4.0智能化碳纖維車體及部件工廠”,從事碳纖維新能源汽車車身零部件研發、生產及銷售。

    該項目計劃總投資120億元人民幣,分三期建成,設計年產能600萬件,以滿足未來車企汽車輕量化對碳纖維部件的增長需求,推動中國汽車碳纖維輕量化未來發展。

    有券商研究分析稱,碳纖維復合材料的全球需求量有望在 2022 年達到20 萬噸左右,2020 年在汽車輕量化方面或可達到約 169億元的市場規模。

           “應用在汽車上,國內碳纖維企業主要有兩個問題需要解決。一個是成本,目前國內外的主要差距存在于成本上,成本要降到汽車能夠接受的程度。另一個問題則是制造工藝,”江蘇恒神技術顧問研究員沈真告訴新材料在線?。

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