復(fù)合材料終端市場：汽車（2023 年）
2023-11-30 18:30:00
隨著汽車行業(yè)專注于電氣化，復(fù)合材料為輕型汽車部件和保護電池電動汽車的電池提供了新的機會。近年來，小批量、高端車輛和賽車運動頻繁使用復(fù)合材料，有利于高性能、輕量化車輛的連續(xù)碳纖維材料。對成本更為敏感的批量生產(chǎn)汽車市場采用復(fù)合材料的速度較慢。然而，連續(xù)玻璃纖維增強聚合物（GFRP）在板簧等應(yīng)用中的使用，以及片狀模塑料（SMC）在車身面板和框架等應(yīng)用中的使用，用于外殼和支撐結(jié)構(gòu)的塊狀模塑料（BMC）以及用于保險杠框架、升降門和座椅結(jié)構(gòu)的注塑熱塑性塑料的使用已經(jīng)穩(wěn)步增加。電動汽車電池外殼 - 用于固定和保護電動汽車內(nèi)的框架和電池單元的蓋子和托盤 - 可能是目前汽車復(fù)合材料機會最大的領(lǐng)域，主要是原始設(shè)備制造商需要減少整個電池組的質(zhì)量。據(jù)說，空金屬電池外殼甚至在裝載之前就會增加 110-160 公斤的車輛質(zhì)量，使其成為電動汽車上最重的組件——為更輕的復(fù)合材料提供了機會。除了輕量化之外，改用復(fù)合材料電池外殼還可以實現(xiàn)許多其他好處，例如更復(fù)雜的幾何形狀、更好的沖擊性能、耐腐蝕性、更快的組裝、更高的耐用性以及更好的阻燃性、防火性。
電動汽車備受關(guān)注，但同樣值得注意的是蓬勃發(fā)展的氫經(jīng)濟，這推動了汽車，卡車，火車，輪船和飛機對氫燃料電池使用的需求增加。碳纖維外包裝壓力容器（COPV）是所有這些應(yīng)用的儲氫選擇。電動汽車的電池外殼在 2022 年往往占據(jù)汽車復(fù)合材料的頭條新聞，但內(nèi)燃機汽車遠(yuǎn)未被排除在外。對于電動汽車和內(nèi)燃機汽車，原始設(shè)備制造商繼續(xù)在有意義的車輛中逐步采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)部件，并朝著更高效、更自動化的流程發(fā)展，以增加產(chǎn)量。例如，在2022年，寶馬集團(德國慕尼黑)推出了其最新的電池電動運動車輛(SAV) iX，其特點是“碳籠”車身框架，在多材料設(shè)計中結(jié)合了RTM編織預(yù)成形、纖維增強熱塑性注塑、壓縮成型和金屬材料，該設(shè)計建立在寶馬之前的i3、i8和7系復(fù)合材料戰(zhàn)略的基礎(chǔ)上。復(fù)合材料鋼板彈簧和鋼板彈簧組件也繼續(xù)成為汽車復(fù)合材料的主要市場。例如，2022 年 SPE 汽車創(chuàng)新獎的大獎獲得者是由慕貝爾（德國阿滕多恩）為通用汽車公司（美國密歇根州底特律）開發(fā)的用于輕型卡車項目的全復(fù)合材料板簧。采用玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料制造的鋼板彈簧，與全鋼鋼板彈簧相比，可減少75%的質(zhì)量，與混合鋼/復(fù)合鋼板彈簧相比，可減少58%的質(zhì)量。
第一批完全商業(yè)化用于汽車行業(yè)的碳纖維輪轂是由澳大利亞Waurn Ponds生產(chǎn)的，于2008年推向市場。2015年，每套碳纖維輪轂達(dá)到15，000美元，這些車輪不適合大批量車輛。從那時起，各種汽車復(fù)合材料制造商一直在尋求材料和工藝組合，以使碳纖維車輪在成本和性能上與鍛造和鑄鋁車輪競爭。2021 年 8 月，意大利法恩扎宣布為英國汽車制造商賓利開發(fā) 22 英寸全碳纖維輪轂。據(jù)說是有史以來最大的全碳纖維輪轂，它通過高壓RTM（HP-RTM）制造，每個輪轂可減輕6公斤的重量。更輕的車輪導(dǎo)致更少的轉(zhuǎn)動慣量，這意味著更大的加速度，更短的制動距離和更好的車輛操控性。
除了關(guān)注電氣化之外，汽車行業(yè)還繼續(xù)創(chuàng)新，為許多組件提供更可持續(xù)的材料解決方案，從天然纖維復(fù)合材料到生物基樹脂、可回收性等。
