汽车减重节能催生巨大蛋糕 2016年或成中国碳纤维应用4.0元年

碳纤维复合材料

　　业界普遍认为，汽车的轻量化是降低排放、节约能源的有效途径。而这不仅限于传统汽车，日前，接受《证券日报》记者采访的康得复材常务副总裁张保平介绍，由于电池技术等方面限制，现在的新能源汽车行驶里程相对较短，因此国内相关政策要求，到2017年新能源汽车通过应用新材料实现车身减重25%、到2020年实现车身减重30%的目标。
　　在张保平看来，要实现上述车身减重目标，碳纤维复合材料的大量应用是目前唯一的选择。“而2016年可以说是中国碳纤维复合材料应用4.0时代的元年。”张保平称。
　　契合汽车减重需求
　　碳纤维优势凸显
　　之所以把2016年称为“中国碳纤维复合材料应用4.0时代的元年”，张保平解释，“每年法国巴黎JEC国际复合材料展览会，是复合材料发展方向的风向标。与此前多以原材料、设备及工艺技术的展示为主不同，今年JEC展会则以适用于批量生产复合材料汽车部件的解决方案居多，且各种汽车碳纤维部件的展品数量大大超越往届。由此可见，碳纤维复合材料在汽车行业的应用已经成为热点。此外，宝马在拥有全碳纤维结构乘员舱的i3和i8批量投产后，又于2015年推出了碳纤维和金属混合结构车身的新BMW 7系，为普通汽车轻量化提供了更多的解决方向，也将极大促进碳纤维轻量化的发展速度”。
　　在国内，根据我国十三五规划及《中国制造2025》，2025年，中国新能源汽车年销量将达到汽车市场需求总量的20%，约500万辆。加之传统汽车的巨大市场，促使我国碳纤维行业迅速兴起。
　　KDX欧洲复合材料研发中心教授Klaus Drechsler向《证券日报》记者介绍，碳纤维较早应用于F1赛车，由于碳纤维车身较轻，抗冲击能力强，大大降低了赛事中的重伤事故。
　　近年来宝马的i3、i8和新7系的出现，更是掀起了全球汽车碳纤维轻量化的大潮。“相比传统车用材料，碳纤维具备得天独厚的优势。”KDX-Roding欧洲汽车设计中心联合总裁Robert Maier向《证券日报》记者介绍，“碳纤维具有更高的比强度、比刚度，不仅带来节省能源、增加续航里程，提升性能的好处，还可以提高车辆的舒适性、稳定性、安全性和可靠性。”
　　据悉，车重每减小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%，制动距离缩短2m-7m；车身轻量化后整车重心可实现下移，提升了汽车操纵稳定性，碳纤维还具有极佳的能量吸收率，碰撞吸能能力是钢的6倍-7倍、铝的3倍-4倍。
　　这除了进一步保证汽车运行的安全、稳定外，碳纤维还具有更高的震动阻尼，可提高整车疲劳强度。基于现有的碳纤维成型工艺，可使车身开发实现集成化，大大减少了零件的种类，减少装配难度和工作强度。
　　成本仍是阻碍
　　国内碳纤维产业谋突破
　　当然，中国的碳纤维行业也面临不少的问题，首先，与金属材料相比，碳纤维材料更贵，这制约了其在汽车领域的应用发展，尤其是对于低端汽车品牌而言，价格波动十分敏感。
　　康得复材副总裁何鹏博士坦言，碳纤维最大的问题仍然是成本。他向《证券日报》记者介绍，“当然我们也要从多方面来看，比如，材料费用与金属相比，确实成本比较高，但与此同时，我们可以运用碳纤维的优点进行整个车的集成设计。换言之，如果我们只用一点一点碳纤维替换，成本上不具有优势，而如果有好的设计，我们可以把传统金属车身250个到300个零部件缩减到50个到60个，那么，这样我们就节约了很多制造、组装过程”。
　　从产业角度来看，中国碳纤维轻量化产业发展也面临多重挑战。首先，在设计方面，国内人才和资源比较少，特别是从事过碳纤维汽车量产部件设计的人才非常缺乏。其次，在生产工艺方面，传统的航空航天领域的工艺，生产效率低，产品一致性差，无法满足汽车规模化生产的要求。还需要特别指出的是，汽车碳纤维零部件生产需要研发、设计、大规模生产的一体化能力，要求企业拥有非常高的综合实力。
　　何鹏博士介绍说，对于这些问题，“我们整合了全球优势资源，打造了从碳纤维、轻量化设计、材料工艺研发、规模生产技术保障到4.0版智能化制造工厂，给客户提供全方位的碳纤维轻量化整体解决方案。”
　　具体而言，何鹏博士介绍，与研究水平世界领先的德国慕尼黑工业大学碳纤维复合材料研究所合作建立康得新欧洲复合材料研发中心；2015年，康得集团与德国GFG公司就投资4.5亿欧元建设“新能源电动汽车碳纤维复合材料车体以及部件产业化项目”签署协议。而早在此前的2013年，康得集团就开始在河北廊坊建设了年产5100吨高性能碳纤维的生产基地——中安信科技有限公司。
　　对于生产工艺，何鹏博士介绍说：在编织上，我们采用国际一流的多轴向经编设备和编织设备，工作效率远超国内设备；HP-RTM工艺全自动化生产线是来自欧洲的最新型设备，产品尺寸精度高且稳定，生产周期更短；湿法工艺采用欧洲先进的自动化生产线设备，整个成型周期在3分钟以内；康得复材Surface-RTM工艺可以进行批量化生产，该技术可使得零件达到A级表面，无需进行表面处理直接喷涂面漆，大大节省后续的周期和成本。

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