復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用演示文稿

復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有47頁\編輯于星期二復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)在是2頁\一共有47頁\編輯于星期二報告內(nèi)容3現(xiàn)在是3頁\一共有47頁\編輯于星期二一、復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀4現(xiàn)在是4頁\一共有47頁\編輯于星期二一、復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀5復(fù)合材料(Compositematerials)，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。由于復(fù)合材料的范圍較廣，分類較多，本報告中涉及的復(fù)合材料均為高分子復(fù)合材料，其基體材料為熱固性樹脂和熱塑性樹脂。由于復(fù)合材料具有高的比強度和比模度、抗疲勞性能好、良好的破裂安全性能、優(yōu)良的高溫性能、減震性能好、成型工藝簡便靈活及可設(shè)計性強等特點，復(fù)合材料越來越多的應(yīng)用于汽車行業(yè)；而且復(fù)合材料可設(shè)計性強、開放周期短以及減輕整車重量的優(yōu)勢，國內(nèi)外都在大力研發(fā)汽車用復(fù)合材料和復(fù)合材料汽車。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，節(jié)能、安全、輕量化將成為未來汽車的主要發(fā)展方向，而具有剛性大、強度高、重量輕等特點的復(fù)合材料正好順應(yīng)了汽車的發(fā)展趨勢。因此，復(fù)合材料在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用就變得尤為重要，其在汽車上的廣泛應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢，必將導(dǎo)致未來汽車材料的巨大革新。有人稱，2013年是復(fù)合材料汽車元年現(xiàn)在是5頁\一共有47頁\編輯于星期二一、復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀6

統(tǒng)計顯示，全世界平均每輛汽車的塑料用量在2000年就已達105千克，約占汽車總重量的8%~12%。而發(fā)達國家汽車的單車塑料平均使用量為120千克，占汽車總重量的12%~20%。近兩年，車用塑料的最大品種――聚丙烯，每年以2.2%~2.8%的速度加快增長，預(yù)計到2020年，發(fā)達國家汽車平均用塑料量將達到500千克/輛以上。目前，德國奔馳高級轎車塑料及復(fù)合材料用量已經(jīng)達到150千克/輛，而奧迪車就更多了，如奧迪A2型轎車，塑料及復(fù)合材料件總重量已達220千克，占總用材的24.6%。1.1汽車工業(yè)成為復(fù)合材料的最大用戶現(xiàn)在是6頁\一共有47頁\編輯于星期二一、復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀7在塑料及其復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用歷程上，中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司李宏遠副總經(jīng)理的“復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用”報告認為：（1）成熟的第一步：通用改性塑料，比如PP、PVC、ABS及PA等耐熱熱增強改性，主要應(yīng)用在汽車內(nèi)外裝飾件上。（2）進行的第二步：長/短玻璃纖維增強復(fù)合材料，主要應(yīng)用于汽車部分結(jié)構(gòu)件和功能件上，是目前廣泛應(yīng)用于汽車上的重要復(fù)合材料。纖維熱塑性塑料：SMC/BMC;纖維熱塑性塑料：GMT、LFT。（3）關(guān)鍵的第三步：汽車用復(fù)合材料關(guān)鍵性的第三步，碳纖維增強復(fù)合材料（CFRP），主要應(yīng)用于車身承載結(jié)構(gòu)件。（4）追求的第四步：追求綠色的第四步，天然植物纖維增強復(fù)合材料，主要應(yīng)用于汽車內(nèi)外裝飾件，有機回收，環(huán)保。1.2復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用歷程現(xiàn)在是7頁\一共有47頁\編輯于星期二一、復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀81.3汽車用復(fù)合材料成型工藝HLUSMCRTMLFTBMCGMTR/S-RIMFW現(xiàn)在是8頁\一共有47頁\編輯于星期二9二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用白車車身材料2008年450Kg2012年400Kg2016年350Kg2020年290Kg1.4復(fù)合材料在車上應(yīng)用趨勢現(xiàn)在是9頁\一共有47頁\編輯于星期二二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用10現(xiàn)在是10頁\一共有47頁\編輯于星期二二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用11——復(fù)合材料在上汽乘用車上的應(yīng)用，胡仁其高級經(jīng)理，上汽乘用車中心實驗室2.1整車輕量化的意義燃油車輛車身質(zhì)量10%100Kg燃油效率6%~8%油耗0.3L~0.6L/百公里電動車輛車身質(zhì)量10%100Kg行程8%現(xiàn)在是11頁\一共有47頁\編輯于星期二二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用122.2整車輕量化的途徑汽車輕量化輕質(zhì)材料高強鋼輕合金復(fù)合材料…結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等強度設(shè)計形狀拓撲優(yōu)化集成化設(shè)計…先進制造工藝激光拼焊板連續(xù)變截面板空心連續(xù)變截鋼管自沖鉚接…復(fù)合材料的使用時整車輕量化的主要途徑之一。現(xiàn)在是12頁\一共有47頁\編輯于星期二二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用132.3典型乘用車所用材料高分子復(fù)合材料具有比強度、比模量大,耐疲勞性能好,阻尼減震性好，破損安全性高和耐腐蝕性能優(yōu)越等特點，因此高分子復(fù)合材料的使用能夠在使得汽車在節(jié)能減重的同時更具安全和舒適性。現(xiàn)在是13頁\一共有47頁\編輯于星期二二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用142.3典型乘用車所用材料基體材料環(huán)氧樹脂聚氨酯聚丙烯尼龍……纖維碳纖維玻璃纖維天然纖維……高分子復(fù)合材料現(xiàn)在是14頁\一共有47頁\編輯于星期二二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用152.3典型乘用車所用材料材料體系拉伸強度（MPa）拉伸模量（GPa）密度（g/cm3）比強度MPa/（g/cm3）比剛度GPa/（g/cm3）鋁合金420722.815126鋼（結(jié)構(gòu)用）12002067.815326SMC80-25010-161.7-1.9535.3BMC30-6010-121.8-2.1--LFT96-3409-201.414610玻璃纖維/聚酯單向1245482.062324織物5502227511S-玻璃纖維/環(huán)氧樹脂單向1795562.089828織物8202641013T300碳纖維/環(huán)氧樹脂單向17601301.6110081結(jié)構(gòu)鋪層8106050638T700碳纖維/環(huán)氧樹脂單向21001301.6131081結(jié)構(gòu)鋪層10106063138現(xiàn)在是15頁\一共有47頁\編輯于星期二16二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用2.4復(fù)合材料在乘用車上的應(yīng)用現(xiàn)在是16頁\一共有47頁\編輯于星期二17二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用2.4復(fù)合材料在乘用車上的應(yīng)用現(xiàn)在是17頁\一共有47頁\編輯于星期二18二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用2.5熱塑性復(fù)合材料在乘用車上的應(yīng)用目前，汽車上使用的玻纖增強塑料主要有玻纖增強PP、玻纖增強PA66或PA6以及少量PBT、PPO材料。長線粒料（LFT）在乘用車上的應(yīng)用現(xiàn)在是18頁\一共有47頁\編輯于星期二19二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用2.5熱塑性復(fù)合材料在乘用車上的應(yīng)用玻璃纖維氈增強熱塑性復(fù)合材料(GMT)，是目前國際上極為活躍的復(fù)合材料開發(fā)品種，主要用于生產(chǎn)多功能支架、儀表板托架、座椅骨架，發(fā)動機護板、蓄電池托架等。據(jù)統(tǒng)計，汽車行業(yè)的LFT消耗量約占世界LFT行業(yè)總消耗量的80%。而在汽車行業(yè)中，歐美LFT消耗量大約占95%，其中歐洲占80%，美國占15%。業(yè)內(nèi)類似的研究使得長纖維增強熱塑性材料（LFRT）在重型卡車和大規(guī)模公共交通運輸領(lǐng)域被廣泛關(guān)注，休閑車（RV）OEM制造商更是表示，探索熱塑性復(fù)合材料能夠幫助他們“車輛上的房子”性能更為優(yōu)越。發(fā)動機護板蓄電池托架玻璃纖維氈增強熱塑性復(fù)合材料(GMT)在乘用車上的應(yīng)用現(xiàn)在是19頁\一共有47頁\編輯于星期二20二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用2.5熱塑性復(fù)合材料在乘用車上的應(yīng)用連續(xù)玻璃纖維和玻璃纖維通過合理的設(shè)計制造座椅骨架德國化工巨頭巴斯夫公司和法國汽車配件集團佛吉亞公司聯(lián)手設(shè)計了一種復(fù)合材料汽車座椅骨架。這種骨架用連續(xù)玻璃纖維和尼龍注塑成型，比傳統(tǒng)的汽車座椅減少了泡沫塑料和金屬用量，比傳統(tǒng)金屬骨架輕20%、薄30%。最重要的是，它減少了座椅中75%的泡沫用量。佛吉亞公司預(yù)計這種座椅在2014年就能進入主流汽車市場。目前這種座椅有兩種設(shè)計形式，都采用暴露的骨架來減少材料用量。上汽乘用車中心實驗室胡仁其高級經(jīng)理在報告中單獨提出來了這個應(yīng)用現(xiàn)在是20頁\一共有47頁\編輯于星期二21二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用2.5熱塑性復(fù)合材料在乘用車上的應(yīng)用天然纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料在汽車內(nèi)裝飾件上的應(yīng)用汽車零部件纖維種類聚合物纖維含量車門板/襯墊洋麻/大麻聚丙烯50木纖維聚丙烯50雜物箱/后擱物架洋麻聚丙烯50亞麻聚丙烯50座位靠板/貨車車廂地板木纖維酚醛樹脂85亞麻聚丙烯50備胎蓋/車身后壁板亞麻聚丙烯50木纖維聚丙烯50其他內(nèi)裝飾件洋麻聚丙烯50亞麻聚丙烯50現(xiàn)在是21頁\一共有47頁\編輯于星期二該解決方案是為提高結(jié)構(gòu)和降噪性能而開發(fā)的采用單一的復(fù)合材料（可以回收利用）減輕重量，降低成本工藝：LFT粒子注射成型

D-LFT模壓成型

OEM’s:

MercedesE-class 注射成型BMW 7-series 注射成型VW Polo 模壓VW Golf 模壓應(yīng)用舉例—引擎降噪板/底部護板二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用22現(xiàn)在是22頁\一共有47頁\編輯于星期二OEM BMW車型 7series產(chǎn)量 55.000cars重量(6parts) 6,7kg供應(yīng)商 Faist部件加工商 Polynorm工藝路線 擠出模壓成型使用材料 StaMaxP30YK430優(yōu)勢 綜合成本比GMT更低，對汽車底部的保護較好

應(yīng)用舉例—引擎降噪板/底部護板23二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)在是23頁\一共有47頁\編輯于星期二OEM DCXVehicle E-class產(chǎn)量 250.000cars部件重量 5kg供應(yīng)商 Polynorm加工商 Polynorm工藝路線 LFTP擠出模壓使用材料 StaMaxP20YK430MB24二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用應(yīng)用舉例—引擎降噪板/底部護板現(xiàn)在是24頁\一共有47頁\編輯于星期二給客戶帶來的好處：和鋼材相比，降低了重量，節(jié)省了成本便于組裝功能綜合性提高干濕分離聲阻尼效果改善產(chǎn)量: 500.000cars/a

部件重量: 1kg

改造方:Faurecia

工藝路線: 注射成型使用材料: StamaxP30YM24025二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用應(yīng)用舉例—Ford-Fiesta門板模塊現(xiàn)在是25頁\一共有47頁\編輯于星期二尺寸(L/W/H/WB)mm-3626/1688/1396/2467 整車質(zhì)量-1125kg 產(chǎn)量-120,000cars 材料-StaMaxP30YM240前端框架重量-3kg 制造商-Faurecia 工藝-1500T注射成型 優(yōu)勢：和鋼材相比節(jié)省了成本，減輕了重量部件26二、熱塑性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用應(yīng)用舉例—BMWMiniCooper前端框架現(xiàn)在是26頁\一共有47頁\編輯于星期二三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用27現(xiàn)在是27頁\一共有47頁\編輯于星期二28三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用3.1熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用從目前熱塑性復(fù)合材料和熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用來看，熱塑性復(fù)合材料主要是應(yīng)用于非承受力或次承受力的結(jié)構(gòu)件，而熱固性復(fù)合材料主要應(yīng)用于主承受力結(jié)構(gòu)上，比如層合板、加筋板和夾層結(jié)構(gòu)等。重型卡車中型卡車輕型卡車客車SUV其他熱固性復(fù)合材料在車輛領(lǐng)域中的使用比例現(xiàn)在是28頁\一共有47頁\編輯于星期二29三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用3.2汽車用熱固性復(fù)合材料的種類美國早于上世紀(jì)50年代中期開始了這一進程，如1953年美國的通用汽車公司研制了一個全玻璃鋼復(fù)合材料的跑車Corvette，此后玻璃鋼被廣泛應(yīng)用在汽車的頂蓋、前端框架、后舉門、前后保險杠、前后翼子板、擋泥板、座椅骨架、底部護板、車門、進氣岐管、散熱器罩等結(jié)構(gòu)和功能部件上。（1）玻璃鋼（2）碳纖維復(fù)合材料玻璃鋼的模量低，剛度不足，不能用于主承力結(jié)構(gòu)，故在定義上不屬于先進復(fù)合材料，目前能用于主承力結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料就是碳纖維復(fù)合材料。碳纖維復(fù)合材料由于其自身獨具的強度，剛度特性可以挑戰(zhàn)鋼用于汽車的主承力結(jié)構(gòu)，如受力骨架，車頂、底盤、側(cè)板、車門、帽罩、保險杠、翼子板、輪轂、傳動軸以至板簧等部位，車種則包括賽車、高檔跑車、轎車、客車、貨車及各種特種車上。重點介紹碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)在是29頁\一共有47頁\編輯于星期二30三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用3.3碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用CFRP可應(yīng)用于汽車的六大主要系統(tǒng)：發(fā)動機系統(tǒng)：挺桿、連桿、搖臂、油箱底殼、水泵葉輪和罩等；傳動系統(tǒng)：傳動軸、萬向節(jié)、減速器、殼罩等；制動系統(tǒng)：剎車片；底盤系統(tǒng)：縱梁、橫梁、支架、車輪、板簧等；車體系統(tǒng)：引擎蓋、翼子板、散熱器罩、保險杠、車燈架、車廂、行李架、地板、門窗框架、尾翼、擾流板等；附件：排氣筒、儀表板總成、方向盤、內(nèi)飾等?，F(xiàn)在是30頁\一共有47頁\編輯于星期二31三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用3.3碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用BMWi系CFRP駕駛艙在電動車量產(chǎn)車型上的首個突破（2011法蘭克福車展首次發(fā)布）突破性構(gòu)造理念：LifeDrive框架BMWi3(MCV)BMWi8現(xiàn)在是31頁\一共有47頁\編輯于星期二32三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用3.3碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用BMWMCV的CFRP引擎罩CFRP夾層結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是32頁\一共有47頁\編輯于星期二33三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用3.3碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用豪華跑車底盤MoslerMT900車身與底盤CFRP底盤模壓+熱壓罐成型的AFRP車體現(xiàn)在是33頁\一共有47頁\編輯于星期二34三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用3.3碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用高端跑車底盤AudiR8GT:從全金屬車身到混合結(jié)構(gòu)車身：CFRP底盤+鋁副車架(2014)，減重目標(biāo)：100kgLamborghiniAventadorLP700-4現(xiàn)在是34頁\一共有47頁\編輯于星期二35三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用3.3碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用高端跑車底盤Toyota:LexusLFA:底盤結(jié)構(gòu)的65%為CFRP綜合多種復(fù)合材料制造工藝手工鋪放預(yù)浸料：主框架RTM:氣道、地板、頂蓋和引擎罩SMC:CFRP擾流板、內(nèi)飾膠接技術(shù)現(xiàn)在是35頁\一共有47頁\編輯于星期二36三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用3.3碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用車型品牌產(chǎn)量/年復(fù)材部件及使用工藝LamborghiniMurcielago550車身/底盤/內(nèi)飾(autoclave)FerrariEnzo150車身/底盤/內(nèi)飾(autoclave)PorscheCarreraGT180車身/底盤/內(nèi)飾(autoclave)MercedesMclarenSLR500車身/底盤(autoclave)車門(Infusion)AstonMartinVaniquish400引擎罩/翼子板/前后杠(Infusion/RTM)BMWM3CSL1000引擎罩/翼子板/車頂(Infusion/RTM)MGX-PowerSV250車身板/尾翼(Infusion/RTM)MorganAero8300車身板/尾翼(Infusion/RTM)KoenigseggCC50車身/底盤/座艙(autoclave/RTM)TVRTuscanR50車身/底盤/座艙(autoclave/RTM)現(xiàn)在是36頁\一共有47頁\編輯于星期二三、熱固性復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用373.4熱固性復(fù)合材料在貨車上的應(yīng)用現(xiàn)在是37頁\一共有47頁\編輯于星期二四、我們復(fù)材如何在汽車上應(yīng)用38現(xiàn)在是38頁\一共有47頁\編輯于星期二四、我們復(fù)材如何在汽車上應(yīng)用目前，發(fā)達國家車用塑料已占塑料總消耗量的7%~8%，預(yù)計不久將達到10%~11%。對于中國來說，塑料在汽車行業(yè)的應(yīng)用尚處于初級階段。塑料等非金屬材料在國產(chǎn)車上的應(yīng)用狀況還比不上進口車。在歐洲，車用塑料的重量占汽車自重的20%，平均每輛德國車使用塑料近300千克，占汽車總重量的22%。與國外相比，國產(chǎn)車的非金屬材料用量仍然偏少，國產(chǎn)車的單車塑料平均使用量為78千克，塑料用量僅占汽車自重的5%~10%。在過去的幾年中，亞太地區(qū)的復(fù)合材料市場取得了長足的發(fā)展，亞洲目前的復(fù)合材料市場的規(guī)模已經(jīng)超過180億歐元。亞洲市場的復(fù)合材料產(chǎn)量將翻番，預(yù)計到2015年可達到1000萬噸。強勁的經(jīng)濟增長將繼續(xù)推動亞洲復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展——中國、印度等主要市場將呈現(xiàn)快速增長的勢頭。39現(xiàn)在是39頁\一共有47頁\編輯于星期二四、我們復(fù)材如何在汽車上應(yīng)用（一）復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的發(fā)展趨勢404.1選材從GFRP到CFRP

減重效果：GFRP:25-35wt%；CFRP:50~70wt%從短切纖維到連續(xù)纖維環(huán)境友好——綠色復(fù)合材料新型碳纖維的研發(fā)：OakRadge:木質(zhì)素基碳纖維植物纖維：內(nèi)飾熱塑性基體：PP\PA\PET現(xiàn)在是40頁\一共有47頁\編輯于星期二四、我們復(fù)材如何在汽車上應(yīng)用4142設(shè)計4.2.1采用新的結(jié)構(gòu)形式復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)：

BMWi3引擎罩（一）復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的發(fā)展趨勢現(xiàn)在是41頁\一共有47頁\編輯于星期二四、我們復(fù)材如何在汽車上應(yīng)用（一）復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的發(fā)展趨勢42設(shè)計4.2.1采用新的結(jié)構(gòu)形式