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2020碳纤维复合材料的现状和未来

文章作者:经纬  发布时间:2020-09-21  浏览次数:166次

碳纤维复合材料的性能和发展趋势顺应了汽车工业的发展,特别是随着新能源汽车的发展,碳纤维复合材料将越来越广泛地应用于汽车。在欧美国家,复合材料的数量约占全国总产量的1/3,主要用于汽车面板(两门,四盖),二次轴承零件,车身和其他零件,其数量逐年增加。经纬科技提供一体化的复合材料行业智能裁切解决方案,对行业高度关注,给大家分享最新行业动态。

碳纤维复合材料在汽车领域的应用

碳纤维复合材料由于其独特的强度和刚性,可以取代汽车用钢的主轴承结构。世界领先的汽车制造商都使用碳纤维复合材料零件制造模型。 2014年,宝马I3和I8上市不仅开创了碳纤维复合材料大批量生产模式的新纪元。宝马I3和I8作为零排放电动车,它是由于采用碳纤维复合材料打造车身,使车辆仅1255千克,完美解决了车辆质量大幅提升造成的在车辆质量,车辆行驶控制问题上,创造了百公里7.2秒的加速时间。

随着中国汽车工业的发展,复合材料在我国汽车工业中的应用取得了突破性进展,汽车复合材料年消耗量约为10万吨,但主要用于玻璃钢复合材料的非承载结构。材料,汽车复合材料制造商一般较小。碳纤维增强环氧树脂复合材料用于汽车车身结构而非大型商用飞机和高性能汽车(如特斯拉,宝马I3和I8)和F1主轴承力结构的成功应用表明,复合材料可以。目前,国内汽车企业已开始尝试用碳纤维复合材料零件取代传统的金属零件。

国内汽车制造商已经开始研究和开发复合材料和制造企业,开始复合材料零件的生产设计和开发,并逐步开始为生产做好充分的准备。由于承载能力的要求,需要车辆的复合部件(尤其是传动轴??等轴承部件)来设计材料和部件。近年来,航空复合材料在设计,材料和制造方面充分发挥其优势,先后为汽车前舱盖,行李箱盖,尾部,重型汽车板簧,公交车叶片的汽车厂研发。弹簧,重型车辆传动轴,全复合轴承式总线体,全复合罐等产品,部分产品已通过测试。

国内汽车复合材料产业现状及差距分析 “十一五”,“五”时期,国内汽车企业和科研单位共同开发了四代碳纤维复合材料模型电动汽车。通过逆向工程设计技术,二代碳纤维复合材料被用来取代现有的模型。验证了碳纤维复合材料的减重效果和碳纤维复合材料的组装技术。通过前向设计验证了整个碳纤维复合材料主要结构的设计。研究开发了第四代汽车用于碳纤维复合材料在汽车工业的工业应用中积累了宝贵的经验,开辟了国内碳纤维复合材料汽车应用的起点。

在不久的将来,该机是国内首家采用快速固化的预浸材料,采用快速成型技术,真空辅助成型工艺制备轴承式全复合材料电动车车身,其中集成制造,成本控制和制造效率等方面都取得了良好的效果。目前,碳纤维复合材料的研究是由国内汽车发动机厂和备件供应商进行的。主要重点是零件重量轻,采用非连续纤维成型工艺,汽车零部件的生产实现了批量生产和大规模应用。但是,由于缺乏自动化生产设备,连续纤维复合材料尚未形成生产水平,尤其是体量生产技术。虽然企业已经推出了碳纤维复合材料车身电动车,但零部件,车辆设计,验证和生产技术以及自动装配技术和质量控制仍在探索中,从碳纤维复合材料在汽车工业中的大规模应用有一定的距离。

国内轻质汽车制造业用碳纤维复合材料刚刚起步,处于技术探索和积累的早期阶段。航空复合材料已与中国第一汽车集团公司联合成立“汽车先进材料联合实验室”,与北汽共同成立“汽车先进材料技术中心”,旨在开发汽车复合材料零部件的研究,开发和工程应用方面,与长安汽车,比亚迪集团还在合作开发,开展新能源汽车复合材料零部件的研发。公司开发了一系列汽车零部件(复合板簧,传动轴,车轮等运动部件和发动机罩,后备箱盖,尾翼等面板)和第一个全复合材料客车车身。 2014年,飞机制造业承担了国家“863”项目 - “CCF-3级碳纤维复合材料在运输和能源应用技术领域”。主要材料系统是快速固化树脂和预浸材料,这是快速成型和真空辅助成型(VARI)的主要技术。使用全复合材料可以大大提高高性能碳纤维复合材料的成本。复合材料的制造效率大大提高。 虽然近年来国内碳纤维复合材料技术取得了长足的进步,但与国外汽车复合材料技术的发展和大规模应用的差距,具体分析如下:

(1)需求牵引力。由于缺乏市场消费力,政策支持尚未健全,汽车制造商不是从新能源汽车获得高收益,严重制约生产积极性,投资资金开展新能源汽车,很难实现大规模工业化。在整个新能源汽车产业发展现状中,新能源汽车应用中的碳纤维复合材料也处于探索阶段。

(2)碳纤维间隙。虽然近年来,中国的碳纤维产能迅速放大,但差距仍然存在。与国外相比,国内生丝含杂质含量高,质量不稳定,离散系数大,成本也需要进一步降低。

(3)复合材料制造技术的差距。满足快节奏的低成本制造相关材料和自动化设备滞后。汽车工业的特点要求复合材料应满足性能要求,同时还要满足快速,低成本的要求。目前,已有一些碳纤维材料,满足低成本的要求,树脂材料的快速制造和配套技术。并且,为快速制造一套数字化,智能化的技术和设备,确保汽车复合材料零部件的快速和准确的制造。虽然国内相关材料也在研发中,但尚未形成标准并实现了工业应用。

(4)设计开发和测试技术落后,容量不足。目前,复合材料的设计软件来自国外,其中包括复合材料的设计,工艺模拟和力学性能分析。由于对汽车复合材料的研究,不需要材料和技术数据的设计,分析和模拟。结构损坏模式和失效准则难以确定。缺乏结构测试方法,标准和测试设备。

(5)复合材料修复技术尚未得到充分研究。需要进一步推广基于增值税技术的维修材料和维修技术。

(6)回收技术尚不成熟,未形成完整的复合材料回收产业链。有必要尽快开展碳纤维复合材料回收技术的研究和开发。

国内汽车复合材料产业化应用的关键技术 高性能复合材料在汽车中实现大规模应用,首先需要设计和构建基于批量生产的复合材料汽车零部件制造系统解决方案。目前,无论是汽车OEM,汽车零部件企业,还是复合零件制造企业,都不能以大规模生产和低成本制造系统解决方案为基础。构建解决方案需要以下关键技术:材料,设计,制造集成产品设计技术,低成本,快速固化材料(或低成本材料)技术;低成本,自动连续集成制造工艺技术;产品(或组件级)关键性能测试技术;配套维修材料和维修技术;复合材料回收和再循环技术。

国内碳纤维复合材料在汽车制造业刚刚起步,也处于技术探索和积累的早期阶段。因此,碳纤维复合材料在汽车工业中的应用不仅是必要的,而且也越来越迫切。从推广新材料和其他战略性新兴产业发展来看,国家对汽车工业和碳纤维材料工业的指导也具有更为深远的意义。碳纤维复合材料 - 这个产业链的应用涉及许多学科,许多领域的基础科学技术问题,具有交叉性强的特点,向国家开展全面的顶层设计,分类管理,组织组合,集智能研究,Co建筑车辆企业 - 碳纤维原料 - 复合材料制造企业的一系列关键技术,构建了批量生产复合材料汽车零部件制造系统的解决方案。逐步认识到汽车行业对于复合材料不会从会议中使用,从简单到使用都有很好的改变。

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