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【汽車】淺談應用于汽車領域的復合材料機遇

?? 日期:2022-09-05???? 來源:中國復合材料工業協會????瀏覽:211????
核心提示:隨著全球對雙碳目標的推進,交通
 隨著全球對“雙碳”目標的推進,交通運輸業的輕量化就顯得格外重要。尤其汽車輕量化,是目前全球討論的熱點話題。而汽車零部件的輕量化是一項馬拉松式的努力,復合材料對零部件的多樣化應用和運行條件并不陌生。內飾部件可能代表了當前汽車產品中最大的復合材料集合。然而,作為一個行業,我們必須銘記并同時向前看——許多汽車內飾部件曾經由不同材料制成,我們也期冀行業中出現下一個革命性應用。
 
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新興應用
 
伴隨儲能設備其市場多樣性和材料的變化,復合材料已經顯示出其特殊的優勢。聚合物基復合材料在內燃機和電動電池汽車中的應用都有增長機會,最近在FRP 燃料箱和管線以及由片狀成型復合材料 (SMC) 制成的電池組蓋的應用均證明了這一點。但機遇也伴隨著挑戰。
 
在某些情況下,復合材料結構為客戶提供了眼前一亮的機遇。在其它情況下,復合材料的優異性能使整個業務案例成為可能,例如壓縮天然氣 (CNG) 和儲氫罐。
 
雖然一些地區已經開始采用 CNG 汽車,因為其碳補償和性價比使其在經濟上可行,但該技術并未在我們的汽車行業前景中占據多數份額。例如,在印度和俄克拉荷馬州,CNG 泵站非常方便,足以使燃料決策正?;?,但這種燃料的市場基本上停滯不前。最簡單的理由來自于燃料系統組件的生產成本。儲罐在車輛的使用壽命之前就到期了,特別是在輕型或中型商用車輛中,這會導致車輛報廢而不是維護。
 
然而,一種高層次的經濟學觀點為抑制儲罐發展提供了一個直截了當的理由:如果一種技術和制造方法在更高價位的市場(比如航空航天或賽車等)中沒有立足之地,且如果沒有涉及到顛覆性技術的重大改進,它就不會被大規模采用。制造業發展成本高昂,而且很大程度上由這些高端市場提供補貼。
 
這在很大程度上說明了汽車的本質,即作為多個行業重疊的技術連接點,市場時機至關重要,乘用車既是技術趨勢的先驅者也是采用者。如今,觸屏顯示器和菲利普頭螺釘在當今銷售的各種設備中隨處可見,而且早在其他行業采用這些解決方案之前,它們就已經扎根于汽車行業。與這兩個例子相反的是,碳纖維和渦輪增壓器等技術在汽車內部采用之前,在很大程度上是在汽車外部發展起來的。這些產品的每一個例子都有一個特定的途徑來實現經濟增長和在市場中有一個特定的立足點。
 
 
 
按需求調整材料
 
當我們著眼于復合材料在汽車車身結構中的應用時,它與其他技術的相似之處揭示了一個前景,即材料的競爭可以決定在哪里采用最佳的解決方案。當你打破這些競爭條件邊界時,就會出現顛覆。成本優勢、材料性能甚至可成形性都可以使產品達到一個新的水平,但材料與功能工程需求的一致性是關鍵。
 
在車身內部,車身后蓋正迅速轉向 GFRP 復合材料,不僅可以減輕重量,還可以在裝配廠層面實現而此效益(見圖 2)。
 
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圖2 北美汽車后蓋市場份額
 
后蓋和電池外殼等增長領域似乎很容易成為近期制造的機會,但復合材料的威力遠遠超出了這一短期沖刺。在增強纖維類型、交聯樹脂、拉擠成型和更高水平的電氣絕緣等方面的創新都是中期突破常規技術的優秀例子,這些技術將挑戰目前用于大批量客運車輛的機械和電氣設備的現狀。陶瓷工業在火花塞制造過程中的歷史是當今復合材料工業所面臨的機遇的歷史對照之一。
 
復合材料可以利用來自航空航天制造的廢棄碳纖維,并采用比大多數鋁合金更高的耐溫性能。根據樹脂選擇和纖維增強的不同,復合材料可能是唯一一種能夠通過隔離碳排放來實現凈零排放目標的材料,成為唯一可用于組件施工的碳負基板。
 
材料性能的技術能力成分存在于復合材料市場的許多領域,但真正的挑戰還在前方:以可重復的過程,以與工程、維護和組裝理念相吻合的簡單方式,大量制造組件。
 
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