碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車工業(yè)中

1、Application of carbon fiber reinforced composite in auto industry碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車(qch)工業(yè)中的應(yīng)用共三十六頁提綱(tgng)一、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用于汽車工業(yè)(gngy)的特點(diǎn)二、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的產(chǎn)品應(yīng)用三、碳纖維復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用前景Page2共三十六頁汽車工業(yè)(gngy)發(fā)展 更高的輕量化效果(xiogu)大型部件整體成型高結(jié)構(gòu)承載能力抗沖吸能碳纖維復(fù)合材料優(yōu)勢一、 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用與汽車工業(yè)的特點(diǎn)共三十六頁碳纖維復(fù)合材料是汽車(qch)輕量化的理想選擇 由于碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合

2、材料(f h ci lio)有足夠的強(qiáng)度和剛度，是制造汽車車身和底盤等主要結(jié)構(gòu)件的最輕材料。預(yù)計(jì)碳纖維復(fù)合材料(f h ci lio)的應(yīng)用可使汽車車身和底盤減輕質(zhì)量4060，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的1316。Page4鋼玻纖復(fù)合材料碳纖復(fù)合材料模量（GPa）設(shè)計(jì)厚度（mm）132材料密度（g/cm3)7.81.81.6減重比例130%49%共三十六頁P(yáng)age5 英國(yn u)材料系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室曾對碳纖維復(fù)合材料減重效果進(jìn)行研究，結(jié)果表明，碳纖維增強(qiáng)聚合物材料車身重172 kg，而鋼制車身質(zhì)量為368 kg，減重約50。共三十六頁 CFRP汽車(qch)零部件輕量化實(shí)例零件名稱鋼CFRP質(zhì)量減輕車身2

3、0994115車架1289434前端441331發(fā)動(dòng)機(jī)罩22814罩蓋19613保險(xiǎn)杠562036車輪422319車門712843其他311615共計(jì)622302320共三十六頁P(yáng)age7 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在碰撞中的能量吸收能力是鋼或鋁的45倍，用于車身結(jié)構(gòu)(jigu)部件具有良好的碰撞安全性。共三十六頁Aston Martin 復(fù)合材料(f h ci lio)防撞吸能結(jié)構(gòu)Page8共三十六頁P(yáng)age9 SLR的車身殼體、車門和發(fā)動(dòng)機(jī)罩均由耐腐蝕的碳纖維復(fù)合材料制成，主體結(jié)構(gòu)的重量降低(jingd)了30%左右兩個(gè)圓錐形碳纖維構(gòu)件，每個(gè)大約620毫米長，重量僅為3.4公斤。 碳纖維梁用螺栓固

4、定于發(fā)動(dòng)機(jī)懸置件的鋁質(zhì)結(jié)構(gòu)上，其前端通過碳纖維復(fù)合材料制成的橫梁和水平夾層板與車身殼體結(jié)構(gòu)的其余部分相連接。新款(xn kun)梅賽德斯-奔馳SLR邁凱輪全球率先采用碳纖維制成的前端碰撞緩沖構(gòu)件的量產(chǎn)轎車共三十六頁 車體骨架采用一種Coretex的新型碳素纖維材料，制作過程圍繞一種獨(dú)創(chuàng)的芯料縱橫交錯(cuò)地編織碳纖維矩陣，并在真空環(huán)境下澆灌環(huán)氧樹脂流體，從而在固化后形成一種內(nèi)含多重微型蜂巢的梁構(gòu)件，從而可以大量吸收(xshu)撞擊能量。 骨架重80kg，車身總重140kg,整車空載自重600kg， 指標(biāo)：百公里油耗約2.8L，極速144km/h。英國(yn u)的Cranfield大學(xué)制作的Aero

5、carbon概念車共三十六頁P(yáng)age11典型(dinxng)的碳纖維汽車部件二、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(f h ci lio)在汽車工業(yè)中的產(chǎn)品應(yīng)用共三十六頁Lamborghini引擎罩，采用(ciyng)碳纖維+環(huán)氧樹脂，RTM工藝制造Page12典型(dinxng)的碳纖維汽車部件共三十六頁典型(dinxng)的碳纖維汽車部件Page13碳纖維復(fù)合材料(f h ci lio)車門碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料前端支架碳纖維復(fù)合材料座椅碳纖維復(fù)合材料進(jìn)氣歧管共三十六頁碳纖維車輪轂(lng)Page14碳纖維車輪轂(lng)2.76Kg共三十六頁P(yáng)age15CFRP傳動(dòng)軸它不僅(bjn)減輕了60%的重

6、量，而且具有更好的耐疲勞性和耐久性。碳纖維傳動(dòng)軸共三十六頁寶馬mini E車重：1465Kg0-100Km/h 8.5s最高車速(ch s)150Km/h續(xù)駛里程120-180KmPage16寶馬(bo m)mini E電動(dòng)車碳纖維車身共三十六頁蘭博基尼碳纖維車身(ch shn)結(jié)構(gòu)Page17共三十六頁全碳纖維車身(ch shn)的一級方程式賽車Page18共三十六頁 2003款 Dodge Viper是最早應(yīng)用碳纖維增強(qiáng)乙烯基SMC部件的量產(chǎn)車（年產(chǎn)量大于10000輛）。 8公斤(n jn)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于車身9個(gè)部件。Page19二、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的產(chǎn)品(chnpn)

7、應(yīng)用共三十六頁Dodge Viper 短切碳纖維SMC性能(xngnng)表Page20Property Method Net Shape Molded SpecimensaSpecimens Cut From Panel, Machine Direction Specimens CutFrom Panel, Cross-MachineDirection Fiber Content (% by weight) Solvent Wash 55%Specific Gravity ISO 1183 1.48 Tensile Strength (MPa) ISO 527 212134 ASTM D 6

8、38 287 Tensile Modulus (GPa) ISO 527 42.232.5 ASTM D 638 55 CTLE (mm/mm/C) ASTM D 696 6.17 x 10-65.54 x 10-6Heat Deflection Temp. 1.80 MPa Stress (C) ISO 75 260 共三十六頁P(yáng)age21Property Method Specimens Cut From Panel, Machine/Fiber Direction Fiber Content (% by weight) Solvent Wash 55Specific Gravity IS

9、O 1183 1.49Tensile Strength (MPa) ASTM D 3039 1200Tensile Modulus (GPa) ASTM D 3039 120CTLE (mm/mm/C) ASTM D 696 9.47 x 10-7Heat Deflection Temp. 1.80 MPa Stress (C) ISO 75 260 Dodge Viper 連續(xù)定向碳纖維復(fù)合材料(f h ci lio)性能表共三十六頁BMW M3 CSL 碳纖維車頂Page22 BMW M3 CSL碳纖維車頂是在BMW汽車公司的Landshut工廠中的第一條高自動(dòng)化的碳纖維車身零部件加工生產(chǎn)

10、線上制作(zhzu)而成。相比鋼制車頂，其重量減輕了約6kg，相當(dāng)于鋼制車頂重量的一半。共三十六頁 在碳纖維車身內(nèi)安放一臺3.8升雙渦輪增壓90度夾角V8發(fā)動(dòng)機(jī)，峰值馬力(ml)輸出高達(dá)600 PS，最大扭矩達(dá)到600 Nm。整備凈重:1336kgPage23 邁凱輪MP4-12C共三十六頁P(yáng)age24Ford GT碳纖維復(fù)合材料(f h ci lio)行李箱蓋和座椅（4500輛/年）Aston Martin Vanquish碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸通道(tngdo)、碳纖維編織物A柱、前端防撞結(jié)構(gòu)（400800輛/年）Ford Mustang GTR碳纖維復(fù)合材料引擎蓋（5000輛/年）共三十六

11、頁P(yáng)age252006 Z06 Corvette碳纖維復(fù)合材料翼子板、車輪罩護(hù)板、車身(ch shn)地板（7000輛/年）2006 Dodge Viper碳纖維復(fù)合材料翼子板、門內(nèi)(mn ni)板、風(fēng)擋結(jié)構(gòu)（2000輛/年）共三十六頁雷克薩斯高性能雙座超級(choj)跑車 雷克薩斯LFA的CFRP部件在制造過程中采用了三種不同的成型工藝：1、預(yù)浸料形成車身主框架(kun ji)；2、采用熱固性樹脂浸潤坯料，生產(chǎn)傳輸軸通道，駕駛室底板，車頂和引擎蓋；3、使用短碳纖維增強(qiáng)SMC模壓工藝。除此之外，雷克薩斯公司還將碳纖維用于車底分流器，速度控制尾翼和內(nèi)飾組件，有助于減少車身更多重量。Page26碳

12、纖維雷克薩斯LFA2011款雷克薩斯LFA 碳纖維方向盤共三十六頁輕量化車身(ch shn)效果與燃油、續(xù)駛里程Page27燃油車輛車身質(zhì)量 10% 1% 100Kg燃油效率 6%8%油耗 0.7%0.3L0.6L（百公里）電動(dòng)汽車車身整備質(zhì)量1550Kg1011Kg（34.8%）805Kg電池質(zhì)量450Kg250Kg（250Wh/Kg)一次充電續(xù)駛里程186Km2775.5Km（48.1%）450Km共三十六頁碳纖維車身的電動(dòng)(din dn)跑車2008年秋，特斯拉開發(fā)的全球僅有的具有高速公路行駛能力的電動(dòng)車宣布量產(chǎn)，這款名為Roadster的雙座跑車擁有(yngyu)碳纖維車身，能在4秒內(nèi)

13、從零加速到60英里/小時(shí)(96.6公里/小時(shí))，一次充電可以行駛超過200英里(322公里)，Roadster售價(jià)為10.9萬美元。Page28共三十六頁P(yáng)age29Tesla電動(dòng)(din dn)跑車碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧部件的制造采用Zlotek 50K 碳纖維BPA環(huán)氧樹脂，RTM工藝(gngy)成型壁厚1.6mm彎曲強(qiáng)度：471MPa楊氏模量：25.8GPa共三十六頁BMW i3碳纖維車身(ch shn)電動(dòng)車 整車尺寸為384520111537mm，軸距為2570mm，總質(zhì)量1248Kg.車身重量比傳統(tǒng)電動(dòng)車減輕了250-350公斤。 車后軸的170馬力電動(dòng)機(jī)可直接(zhji)從靜止?fàn)顟B(tài)迅速達(dá)

14、到最大扭矩輸出50牛米（184磅-尺），從0-60公里/小時(shí)加速（37英里/小時(shí)）僅需四秒， 0-100公里/小時(shí)（62英里/小時(shí)）僅需八秒，續(xù)駛里程為110150公里。Page30共三十六頁P(yáng)age31Drive模塊為安置于其上部的Life乘客艙提供了堅(jiān)固的基礎(chǔ)。汽車底部為存放電池提供了最大空間，這里占據(jù)了整個(gè)模塊的中心位置，重量分布最均勻且重心最低。其前后兩個(gè)撞擊防御結(jié)構(gòu)在車前碰撞或追尾事故中可吸收能量。作為一個(gè)整體，eDrive系統(tǒng)比類似的內(nèi)燃引擎在結(jié)構(gòu)上要緊湊得多，因此可將電動(dòng)(din dn)馬達(dá)、變速器及電子傳動(dòng)設(shè)備安置在后橋上方一個(gè)狹小的區(qū)域內(nèi)。BMW i3碳纖維車身(ch shn

15、)電動(dòng)車共三十六頁碳纖維商用車車廂(chxing) 采用熱固性塑料（環(huán)氧樹脂）為基體(j t)，碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）結(jié)構(gòu)。全車總重量不足6.2t，可使燃油消耗降低25-30%。新型拖車實(shí)現(xiàn)整車減重3t，因此至少可承載常規(guī)17t以上的負(fù)荷。燃油消耗也從每100km消耗35升降低到26.5升。Page32Aldi Sud 的碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基體的拖車共三十六頁P(yáng)age33三、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車(qch)工業(yè)中的應(yīng)用前景1、碳纖維復(fù)合材料(f h ci lio)在汽車工業(yè)中應(yīng)用的方向 車身內(nèi)、外裝飾部件 新能源汽車整體車身和部件 結(jié)構(gòu)承載部件 商用貨車車廂、傳動(dòng)軸、碳纖維車輪、防撞潰縮

16、系能結(jié)構(gòu)部件共三十六頁P(yáng)age342、碳纖維復(fù)合材料在汽車工業(yè)中應(yīng)用需要(xyo)解決的問題 首先要解決的是理念問題， 復(fù)合材料不應(yīng)作為(zuwi)金屬材料的替代材料，重點(diǎn)在于碳纖維復(fù)合材料在汽車上應(yīng)用的系統(tǒng)解決方案 復(fù)合材料供應(yīng)商與汽車制造企業(yè)的合作模式戰(zhàn)略合作 發(fā)展低成本材料：大絲束碳纖維及其織物 有吸引力的價(jià)格：70元100/公斤 （5/lb） 碳纖維三維立體織物制造技術(shù) 高效率低成本的制造工藝技術(shù) 高效率RTM工藝、LFT-D工藝技術(shù)、碳纖維SMC工藝技術(shù)、熱塑性連續(xù)碳纖維預(yù)浸技術(shù) 復(fù)合材料與金屬材料的連接技術(shù)共三十六頁Thank You！主講人：高國強(qiáng)公司 :北京中材汽車復(fù)合材料有限公司電話真子郵件(din z yu jin)：gaoguoqiang公司網(wǎng)址：共三十六頁內(nèi)容摘要Application of carbon fiber reinforced composite in aut