新材料是汽車輕量化的基礎(chǔ),其復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)發(fā)展分為四個(gè)階段。即:2014~2015年以改性塑料材料在內(nèi)外飾上的應(yīng)用為主,玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料在量產(chǎn)車上達(dá)到部分應(yīng)用;2015~2018年重點(diǎn)推廣應(yīng)用LFT(長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性材料)材料和改性工程塑料,開(kāi)展碳纖維復(fù)合材料量產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)研究;2018~2020年全面推廣碳纖維復(fù)合材料在量產(chǎn)車上的使用,重點(diǎn)進(jìn)行生物可降解材料應(yīng)用技術(shù)研究;2020年以后碳纖維復(fù)合材料和各種特種塑料在量產(chǎn)車上全面應(yīng)用,生物可降解材料開(kāi)始量產(chǎn)應(yīng)用,出現(xiàn)較多全復(fù)合材料汽車。目前,通用改性塑料主要應(yīng)用在汽車內(nèi)外裝飾件,長(zhǎng)、短玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料主要應(yīng)用在部分結(jié)構(gòu)件和功能件上。
在改性塑料充當(dāng)汽車輕量化主力軍的同時(shí),以玻璃纖維和碳纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用也開(kāi)始嶄露頭角,可以應(yīng)用于汽車的六大系統(tǒng):發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、底盤(pán)系統(tǒng)、車體系統(tǒng)和附件等。就當(dāng)前的情況來(lái)看,碳纖維材料主要應(yīng)用在高端汽車品牌上,60%的車身采用碳纖維復(fù)合材料,較鋁制車身減重100千克。
聚氨酯和不飽和樹(shù)脂復(fù)合材料在汽車輕量化方面主要應(yīng)用在汽車內(nèi)外飾件上,LFI(長(zhǎng)玻璃纖維注射成型工藝)及CSM(復(fù)合材料噴涂技術(shù))與蜂窩板結(jié)合工藝。在開(kāi)放模具內(nèi)實(shí)施聚氨酯噴涂工藝,可選擇性加入蜂窩板滿足不同要求的輕量化內(nèi)外配飾,不僅節(jié)省材料,而且還提高生產(chǎn)效率。目前,基于聚氨酯和不飽和樹(shù)脂基玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料作為輕量化解決方案已成功應(yīng)用于交通運(yùn)輸行業(yè)。
高分子材料輕量化技術(shù)主要分為材料件和非材料件兩大部分。其中材料件方面專注于3個(gè)技術(shù)方向:即薄壁化技術(shù),該技術(shù)使其具有卓越的流動(dòng)性和高剛性,目前主要應(yīng)用在汽車保險(xiǎn)杠上。該技術(shù)發(fā)展至今已由原來(lái)的5cm發(fā)展到現(xiàn)在的2cm,熔融指數(shù)也從原來(lái)的10g/10min發(fā)展到現(xiàn)在的40g/10min。低密度技術(shù),主要立足于發(fā)泡技術(shù);此外還有低密度基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行的低密度材料的研究,可以降低填充物的含量。非材料件如各種長(zhǎng)碳纖維、玻璃纖維和碳纖維等高復(fù)合材料可以代替金屬件,使其具有高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)前在實(shí)現(xiàn)汽車輕量化過(guò)程中,根據(jù)市場(chǎng)和技術(shù)要求進(jìn)行各種材料和工藝的組合優(yōu)化是快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的有效策略。新材料和新工藝的發(fā)展為汽車整體內(nèi)外觀設(shè)計(jì)提供了更大自由度,同時(shí)也使組件和功能集成成為可能,不僅可為汽車廠商提供集輕量化和功能性于一體的組件,還可使產(chǎn)品更具競(jìng)爭(zhēng)力。材料供應(yīng)商、設(shè)備制造商、主機(jī)廠及其供應(yīng)商之間緊密合作對(duì)于汽車輕量化至關(guān)重要,將加快汽車輕量化材料、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)、裝配的一體化步伐。
在改性塑料充當(dāng)汽車輕量化主力軍的同時(shí),以玻璃纖維和碳纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用也開(kāi)始嶄露頭角,可以應(yīng)用于汽車的六大系統(tǒng):發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、底盤(pán)系統(tǒng)、車體系統(tǒng)和附件等。就當(dāng)前的情況來(lái)看,碳纖維材料主要應(yīng)用在高端汽車品牌上,60%的車身采用碳纖維復(fù)合材料,較鋁制車身減重100千克。
聚氨酯和不飽和樹(shù)脂復(fù)合材料在汽車輕量化方面主要應(yīng)用在汽車內(nèi)外飾件上,LFI(長(zhǎng)玻璃纖維注射成型工藝)及CSM(復(fù)合材料噴涂技術(shù))與蜂窩板結(jié)合工藝。在開(kāi)放模具內(nèi)實(shí)施聚氨酯噴涂工藝,可選擇性加入蜂窩板滿足不同要求的輕量化內(nèi)外配飾,不僅節(jié)省材料,而且還提高生產(chǎn)效率。目前,基于聚氨酯和不飽和樹(shù)脂基玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料作為輕量化解決方案已成功應(yīng)用于交通運(yùn)輸行業(yè)。
高分子材料輕量化技術(shù)主要分為材料件和非材料件兩大部分。其中材料件方面專注于3個(gè)技術(shù)方向:即薄壁化技術(shù),該技術(shù)使其具有卓越的流動(dòng)性和高剛性,目前主要應(yīng)用在汽車保險(xiǎn)杠上。該技術(shù)發(fā)展至今已由原來(lái)的5cm發(fā)展到現(xiàn)在的2cm,熔融指數(shù)也從原來(lái)的10g/10min發(fā)展到現(xiàn)在的40g/10min。低密度技術(shù),主要立足于發(fā)泡技術(shù);此外還有低密度基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行的低密度材料的研究,可以降低填充物的含量。非材料件如各種長(zhǎng)碳纖維、玻璃纖維和碳纖維等高復(fù)合材料可以代替金屬件,使其具有高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)前在實(shí)現(xiàn)汽車輕量化過(guò)程中,根據(jù)市場(chǎng)和技術(shù)要求進(jìn)行各種材料和工藝的組合優(yōu)化是快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的有效策略。新材料和新工藝的發(fā)展為汽車整體內(nèi)外觀設(shè)計(jì)提供了更大自由度,同時(shí)也使組件和功能集成成為可能,不僅可為汽車廠商提供集輕量化和功能性于一體的組件,還可使產(chǎn)品更具競(jìng)爭(zhēng)力。材料供應(yīng)商、設(shè)備制造商、主機(jī)廠及其供應(yīng)商之間緊密合作對(duì)于汽車輕量化至關(guān)重要,將加快汽車輕量化材料、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)、裝配的一體化步伐。