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解读康得新、康得复材汽车碳纤维轻量化整体解决方案
来源:中国汽车材料网  2017-05-10 16:44:49
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原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=4784       4月19日-28日,备受全国瞩目的2017年上海车展在上海国家会展中心盛大开幕,奔驰、宝马、奥迪、北汽、蔚来等来自18个国家和地区的1000多家国内外一线整车厂商和汽车零部件厂商参展。全球最大的光电材料产业平台、新兴智能显示领军企业、全球领先的碳纤维车体工业4.0智能制造平台康得新、康得复材也携旗下众多汽车轻量化、智能化和低碳化的“黑科技”零部件产品,以“引领 轻量化未来”为主题的大型展台亮相本次车展,成为展会上的一大亮点,吸引了众多来自国内外一线车企负责人、权威媒体、投资人的极大关注。

       中国汽车材料网作为受邀媒体之一,采访到康得复材首席技术官(CTO)兼康得新欧洲复合材料研发中心总经理、康得新雷丁欧洲汽车设计中心联合总裁何鹏博士、康得新-雷丁欧洲汽车设计中心联合总裁 Robert Maier、康得新欧洲复合材料研发中心研发总监Thomas Staffenberger先生。


碳纤维车体工业4.0智能制造平台全球首发

       康得集团、康得新集团整合全球优势资源,打造全球领先的碳纤维轻量化生态平台,该平台包括中安信科技有限公司的碳纤维、康得新欧洲复合材料研发中心、康得新雷丁欧洲汽车设计中心、德国GFG公司和SGL公司的规模化制造技术支持、以及康得复材的碳纤维车体工业4.0智能制造工厂,实现了从设计、研发到碳纤维及部件柔性制造全过程的信息化;碳纤维及部件生产自动化、规模化;客户需求个性定制化;供应链、客户协同网络化;产品设计、研发、制造、检测及物流等全生命周期的智能化,成为全球不容忽视的轻量化、智能化和低碳化系列解决方案提供商。



全球最前沿的碳纤维汽车轻量化解决方案

       康得复材在本届车展上以“引领轻量化未来”为主题,集中展示了康得集团、康得新集团整合一流资源,携手打造的技术领先碳纤维轻量化生态平台一年来的成果。
       康得新-雷丁欧洲汽车设计中心联合总裁 Robert Maier告诉记者,当我们来讨论“轻量化”可能性的时候,其实是有不同的路径来实现轻量化的:
1.轻量化设计方法。
2.新材料与新的生产工艺。
       我们想着重谈的是“新材料”和“新的制造工艺”,碳纤维复合材料跟竞争对手,即:碳纤维与铝和钢比较,是具有很大的轻量化潜能的。因为,它比铝还要轻30%。这样大的一个轻量化的潜力,使它在材料上本身就极具优势。运用碳纤维的零部件一定会比钢和铝要轻很多,这个是肯定的。Robert Maier补充到。
       Robert Maier对于轻量化还进行了更专业的技术解析:车重每减小10%,油耗可降低6-8%,排放量可降低5-6%,0-100km/h加速性可提升8-10%,制动距离缩短2-7m;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。此外,碳纤维还具有极佳的能量吸收率,碰撞吸能能力是钢的6-7倍,是铝的3-4倍,这进一步保证了汽车安全性,使得车辆运行更加安全稳定。此外,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,减少了零件的种类,减少装配难度和工作强度。

HP-RTM和Surface-RTM创新工艺降低成本

       近年来,整车轻量化越来越受到车企的重视,在整车轻量化的进程中,碳纤维材料扮演着不可替代的作用。由于高昂的生产成本,目前碳纤维材料还只是运用于高端车型上。那如何解决降低成本这一难题呢?
       Robert Maier认为:我们要在汽车上找到一个合适的部件、合适的位置来使用碳纤维。把这个零部件的位置找到,这就是我们设计师的工作——真正的使碳纤维在汽车上的应用有意义,使性能更加优化、并且能有效控制成本。康得通过结合在中国的工厂的规模化生产制造,以及在德国技术开发,一起来降低成本。而这样的一个开发模式,在过去是没有任何一个人做到的。
       对于HP-RTM和Surface-RTM工艺,康得复材首席技术官何鹏博士补充道:传统的碳纤维的生产工艺一般以小时作为计算单位,康得复材引进了最新的HP-RTM工艺,能够保证单个部件生产节拍控制在3分钟以内。HP-RTM即通过下料—预成型—成型—切割等一系列的工序,预制体在闭合模具中高温高压注射入树脂,快速固化后得到产品,该种工艺的产品尺寸精度高且稳定。其全自动化生产线来自欧洲先进的设备厂家所提供的最新型的设备,通过良好的人机界面使得生产线具有良好的可控性和操作性,满足汽车工业大批量的生产需求。Surface-RTM是在HP-RTM产品固化后模具打开一定缝隙后再零件表面注入一层树脂,可使得零件达到A级表面,无需进行处理直接喷涂面漆,大大节省后续的周期和成本。目前宝马的生产线上并没有该套设备,康得复次是第一家引进了Surface –RTM工艺进行批量化生产。
       也就是说,这两个工艺的优点就是满足汽车的生产节拍,进一步降低生产成本。当然,除了HP-RTM、Surface-RTM,康得复材还有其他的工艺,如碳纤维SMC、湿法模压等。

碳纤维提高汽车的安全性和舒适度

       汽车的安全性和舒适度方面来说,碳纤维具有很大的优势。碳纤维复合材料具有更高的震动阻尼,轻合金需要9秒才能停止震动,碳纤维复合材料2秒就能停止,故碳纤维应用在汽车上,对于整车NVH(噪声、振动与声振粗糙度)的提升贡献同样很大,会大幅增强汽车行驶的舒适性。同时也具有极佳的能量吸收率,碰撞吸能能力是钢的六到七倍、铝的三到四倍,这进一步保证了汽车的安全性。
       康得新-雷丁欧洲汽车设计中心联合总裁 Robert Maier对此表示,如果想使材料发挥它的优势和特点,这需要与结构设计相匹配。一级方程式的汽车也有碰撞的问题,200公里/每小时的速度整个车都撞碎了,但是里面的驾驶员是没有问题的,就是因为它在正确的地方用碳纤维复合材料,让它有正确的传导路径来解决这个问题。在乘用车这一块来讲,其实也还是需要把一个正确的设计,不管是位置也好,还是设计的方式也好,碳纤维能充分发挥它的潜力。如果现在在侧碰的时候,可能碳纤维复合材料就不是那么有优势。但是如果在正向碰撞,像F1赛车碰撞式的,它会有很好的作用,它的吸能能力非常强。只有通过这种好的设计,才能够发挥它的安全性及舒适性上的最大优点。

碳纤维复合材料汽车零部件如何维修呢?

       正如何鹏博士所说,康得复材跟国内主要的客户,像北汽、长安、上汽、蔚来汽车等一批主机厂及新兴的汽车企业都有具体的项目在运行。有些项目已经进入了量产程序,也有一些即将进入量产程序,很快市场上就会出现其公司的量产产品。那么量产后,必定会涉及到维修事宜。那么对于陌生的碳纤维复合材料应该如何维修呢?
       康得新欧洲复合材料研发中心研发总监Thomas Staffenberger先生回答道:如果是结构性的零件会有不同的修理方法,而这些修理方法经过很长时间验证都是安全可靠的。例如:像兰博基尼大量用碳纤维的车,也用这种方式修理结构性的零件,这些在维修方面都没有任何问题。
       Robert Maier补充道:现在一些更加新的、有效的修理方式,比如宝马也在不断的研发过程中,让整个修理更加便宜有效。因为在欧洲,修理方式的便宜与否,跟汽车的保费息息相关。所以为了降低这一块,更加便捷或者便宜的修理方式也都在继续开发当中。
       Thomas Staffenberger又表示:当初奥迪在推出铝车身的时候也遇见过同样的问题,也进行了一系列的开发、车间也进行修改,我们现在看到铝的修理这一块跟钢已经没有太大区别了,碳纤维以后也会是这样的趋势。


康得汽车碳纤维轻量化发展路线

       至今,康得复材已与包括北汽、蔚来汽车、长安、上汽、东风、吉利、观致、华晨等30多家汽车企业建立业务合作关系,共同推进了碳纤维轻量化的应用进程。对于康得复材今后的发展,康得复材首席技术官何鹏博士表示:现在碳纤维的大规模应用在国外除了宝马的几款车型以外,像最近刚发布的奥迪A8也是有碳纤维部件的应用。并且多个主机厂的高端品牌或者是电动汽车都有应用碳纤维的计划。针对电动汽车的专用车身平台,各个主机厂都在进行相应开发,一般也是采用“多材料混合轻量化策略”。现在在国内也是这样,国产品牌对于成本的考虑更加重要的。但是因为现在对于传统的汽车来说,大规模运用碳纤维,它有它的一些障碍在里面,但是我们目前也跟传统汽车正在开展轻量化的量产项目。对于电动汽车的平台,现在国内主要的车厂基本上有一个要求,是要体现轻量化的。目前大家也正在开发针对于电动汽车的全新平台,大多数会选用新材料,基本上是用铝作为主材料,但是也会考虑玻纤还有碳纤维来进行混合设计。基本上各大主机厂都有这样的计划,并且我们也参与了里面基本上所有的或者说大部分的开发。国内使用碳纤维在新能源电动汽车上的趋势会比较明显,据了解宝马下一代i3也将以金属作为主材料,然后以碳纤维作为增强材料,巧用它的性能,把它用在该用的地方。
       目前康得复材在国内也是这样的合作模式,包括跟北汽、蔚来汽车等其它的一些主机厂都有类似的计划。日前,康得复材与北汽签订了一份碳纤维汽车部件的量产订单,这是中国首个汽车碳纤维部件量产项目的订单。这个项目也标志着中国汽车的碳纤维轻量化技术开始进入了一个新的纪元、中国的碳纤维产业进入了应用4.0时代。

编后:

       目前中国新能源电动车实现全球引领的时代到来了,我国新能源电动车2020年将达到200万辆,2025年会达到600万辆,伴随着2020年汽车减重10%,2025年减重20%,2030年减重达到30%,这一切将使中国成为全球最大的汽车碳纤维轻量化市场,康得这样一个为全球汽车企业提供碳纤维轻量化整体解决方案的平台,将携手全球合作伙伴共创碳纤维轻量化新时代! 文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=4784