高性能纤维借力搬山实现低成本应用(2)
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【摘要】余木火教授表示:“目前我国碳纤维的生产企业有30多家,基本全部生产小丝束,根本没有大丝束碳纤维的生产技术与产品。”而大丝束的生产模式是降低
余木火教授表示:“目前我国碳纤维的生产企业有30多家,基本全部生产小丝束,根本没有大丝束碳纤维的生产技术与产品。”而大丝束的生产模式是降低碳纤维成本的重要途径,并且在应用领域也更受欢迎:“大丝束碳纤维可以将纤维成本降低20%~30%,织物效率更高,铺层次数少且满足量产的节奏。”余木火说。
而在自动化量产方面,余木火表示:现有复合材料沿用了航空复合材料制造技术,几十分钟到几小时一件,效率太低。未来将从设计开始,对所有工艺流程、材料、设备和工装的开发均以实现大批量生产复合材料零部件为前提。在此基础上就需要研发国产的汽车零部件自动化生产线,余木火说:“目前这条生产线德国进口的要3亿人民币。”
宝马i3在2016北京国际车展上吸引了许多观众的目光
充分发挥“设计”的力量应该是本次项目的重要成果,也是体现产业链合作的重要方面。以前汽车轻量化都是产业链各自作业,碳纤维生产厂家不懂车,汽车企业不了解材料,该课题将整个产业链串了起来,建立了“高性能纤维与轻量化产业链知识服务公共平台”,聚集了整条产业链上36个单位的力量,包括汽车、碳纤维、零部件、中间体等,使得各自工作更有针对性,不再盲目。
产业链合作 必由之路
缺乏产业链合作是高性能纤维行业和汽车行业多年来的状态,余木火教授告诉记者:“在国外,汽车企业与碳纤维企业保持着紧密合作的关系,比如日产本田和东丽公司、三菱丽阳都保持着紧密的合作关系,福特汽车和陶氏化学、通用和日本帝人、宝马和西格里(SGL)等,未来掌握了碳纤维技术的汽车企业才有可能是未来汽车业的龙头。”
碳纤维应用于汽车轻量化已经成功量产并投入市场。2015年宝马i3,i8电动车成功商业化,并于近日开幕的2016年北京国际车展作为主力车型亮相,其中i3的广告语是“天生电动”,i8的广告语是“让不可能成为可能”。作为全球品牌,宝马已经开始在中国市场布局高端电动车,仅i3的售价最低也高达43万人民币,余木火说:“中国品牌汽车如果没有提早布局,有可能会被第二次甩飞。”
余木火教授表示:“看到碳纤维在汽车轻量化,尤其是新能源汽车领域的广阔前景,国内一大批上市公司开始加入碳纤维产业链,比如精工科技、海源机械、康得新、楚江新材、申达股份等,这些企业未来将有可能成为碳纤维规模化的主力。”
而国内企业生产碳纤维车也并非完全空白,2015年奥新新能源汽车公司就成功研发了国内首辆碳纤维新能源汽车,2016年3月通过所有测试,目前正在建设一条年产2万辆碳纤维车身的电动车生产线。除此之外,国内有的厂家开始使用碳纤维作为零部件进行量产车型的生产,比如北汽、奇瑞、长城等。北汽的一款BJ40汽车就是使用了碳纤维作为发动机盖进行量产并投入市场,他也是国内第一个使用碳纤维作为零部件的汽车企业。北京长城华冠汽车目前正在开发一辆碳纤维车身的纯电动跑车,预计2017年开始量产。奇瑞汽车的一款采用PHEV插电式混合动力车型,其核心优势就在于采用碳纤维复合材料部件后的车身仅重218千克,相比金属车身的418千克,减重了48%。
因此目前来看,国内外几乎所有汽车企业都开展了碳纤维复合材料汽车或零部件的研发。在项目形成的院士建议文件中指出:我国汽车保有量约为1.5亿辆,70%的成品油用于机动车燃料,预计到2020年为3亿辆,国家能源发展战略难以满足这一增长需求,并且汽车排放造成的雾霾等环境恶化问题亟待解决,新能源汽车将成为未来的一个重要交通工具,计划到2020年新能源汽车达到500万辆,轻量化技术是节能减排、提高电动车续航里程的必由之路。
因此项目建议:建立若干“高性能纤维与轻量化产业链示范工程”,形成产业链各环节具有合理开工率、连续稳定运行、合理企业利润的完整示范工程;培育行业龙头企业,提高规模效益,参与国际竞争;设立“高性能纤维与轻量化”重点科技专项,加大科技攻关力度;建立我国高性能纤维与轻量化技术科技与人才培养体系和高性能纤维与轻量化国家实验室或国家重点实验室、国家工程实验室、国家知识服务平台;制定我国高性能纤维及其轻量化复合材料产业发展政策,优化产业发展环境。
目前国产碳纤维企业在稳定生产技术、拓展应用技术和装备的研发、下游产品的开发等全产业链建设方面都有了明显的进步。未来十年将是汽车轻量化产业快速发展的十年,借着这股力量,国产碳纤维企业也应全情投入到这场战役中,我们期待在上下游齐心协力的努力下,共同愿景的驱动下,国产碳纤维企业能够搬掉“高成本”这座大山,实现“低成本、高品质”的应用,助力中国汽车跟上时代步伐。
文章来源:《材料科学与工程学报》 网址: http://www.clkxygcxb.cn/qikandaodu/2021/0730/644.html
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