汽车轻量化热塑性复合材料潜力巨大

凤之君 2016-09-06

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2016年5月25日至27日，在河南郑州召开了2016年中国复合材料模压工艺暨轨道交通及汽车轻量化应用研讨会。来自全国各地的三百余名企业代表和专家参加了此次会议。出席此次会议的领导和嘉宾有：工业和信息化部政策司原处长袁克兰，中国玻璃纤维工业协会/中国复合材料工业协会驻会副会长兼秘书长张福祥，中国玻璃纤维工业协会/中国复合材料工业协会顾问黄家康，中国汽车工业协会技术部主任、中汽协会新能源汽车委员会副秘书长、高级工程师何鹏，中国玻璃纤维工业协会/中国复合材料工业协会常务副秘书长刘长雷，中国玻璃纤维工业协会/中国复合材料工业协会副秘书长文慧等人。会议由中国复合材料信息网总经理于珍主持。
　　一、中国汽车行业发展迅速，复合材料应用前景广阔
　　目前，中国已成为世界最大的汽车市场，2015年中国汽车产销量均超过2450万辆，创全球历史新高，连续七年位居全球第一，汽车工业已成为国家重要支柱产业。此次会议我们邀请到中国汽车工业协会技术部主任、中汽协会新能源汽车委员会副秘书长、高级工程师何鹏，结合国内外汽车行业发展动态及现状，分析了中国汽车行业的可持续发展道路，并对中国汽车行业的发展做了展望。在可以预见的未来，中国汽车产销量将保持稳定增长。到2020年，中国汽车产销规模将达到2800万~3000万辆，乘用车达到2400万~2550万辆，商用车达到400万~450万辆。
　　截止到2011年，发达国家汽车平均用塑料量达到300千克/辆以上，占整车整体质量的20%。现在发达国家每辆汽车用复合材料使用量平均已超过70千克，而我国每辆汽车平均复合材料用量仅有10千克左右。若能提升我国复合材料在汽车上的使用量，达到整车质量的20%，按照2015年销量超过2450万辆的标准，保守地以每千克复合材料35元人民币计算，中国复合材料在汽车领域将有超过2600亿元人民币的潜在市场。若按照2020年汽车产销量达到3000万辆的水平，潜在市场将超过3150亿元人民币。
　　根据“十三五”发展规划制定的行业目标，到2020年，纤维复合材料行业规模以上企业收入达到5000亿，比“十二五”末翻一番。努力发展汽车用复合材料，将为行业打开广阔市场，成为完成“十三五”发展规划行业目标的有力保障，推动中国复合材料行业发展。
　　上海交通大学机械与动力工程学院教授李大永为我们介绍了一种新型纤维复合材料的制备成型技术，并对其应用进行了展望。他们制作了一种以改性环氧树脂为基底的新型粘合剂。通过与不同纤维材料复合成预制板，以半成品状态进行储存，能够轻易地在模具中改变形态，一次性冲压成最终产品，可应用于各个领域。其成型方式相比于传统的玻璃钢成型工艺，表现出较高的生产效率和材料利用率，是一种新的材料研发方向。
　　二、热塑性复合材料是汽车轻量化的极佳选择
　　根据2012年国家出台的节能与新能源汽车产业发展规划，到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下。在此背景下，汽车行业升级也变得势在必行。中材科技股份有限公司技术研究院副院长、中国汽车轻量化技术创新战略联盟专家委员会非金属材料委员祝海峰，从专业的角度为大家分析了汽车复合材料在车身系统、动力与传动系统、底盘系统以及其他系统的应用现状。据统计，车身重量每减少100千克，车辆每行驶100公里就可以节约大约0.4升燃料，且二氧化碳排放量也得以降低。而传统汽车节油降耗技术已经接近物理极限，采用复合材料代替传统钢材，能够使汽车部件重量降低25%~35%。在这种前提下，汽车企业对复合材料逐渐接受，多种产品应运而生，满足汽车行业客户对汽车轻量化及节能减排的需求。
　　在生产相同规格制品时， SMC制品和LFT制品的总体生产成本相当，但二者在减轻汽车部件重量上的作用却不尽相同。SMC制品材料密度约为1.8g/cm3，而LFT制品材料密度仅为1.2g/cm3左右。将热塑性复合材料用于汽车行业代替传统材料，能够使部件减重更为明显，达到汽车轻量化的目的。随着复合材料技术的飞速发展及汽车复合材料应用技术的不断完善提升，汽车复合材料的工艺技术将不断改进和提高以适应汽车配套所要求的高效率、低成本、绿色环保生产。玻纤增强热塑性复合材料作为汽车轻量化的极佳选择，将被广泛应用在汽车制品上作为轻量化的主要手段，并为设计者们提供更自由广阔的空间。
　　河南工业大学教授、汽车复合材料河南省工程实验室主任、河南省汽车工程学会常务理事吴海宏教授对《热塑性复合材料结构工艺一体化设计方法》做了详尽讲解。通过对轻量化材料进行比较，凸显了复合材料在汽车轻量化进程中的优势；分析了热塑性复合材料性能调控及低成本制造的途径，并向大家展示了团队设计案例。
　　此外，厦门市泰田机械制造有限公司执行董事刘青田、欧文斯科宁亚太研发中心应用开发谢孝勋经理、金龙联合汽车工业（苏州）有限公司技术中心车身附件室副主任黄威、广州百汇达新材料有限公司招商总监郭毅津、河北浩正检测服务有限公司总经理张荣琪、金陵力联思树脂有限公司SMC/BMC方向应用研究经理吴飞、重庆江东机械有限责任公司研发经理江留宝、福建海源自动化机械股份有限公司副总经理王琳等人与大家分享了新产品、新技术。
　　三、贯彻《指导意见》精神，推动热塑性复合材料的发展
　　2016年5月18日，国务院办公厅下发了《国务院办公厅关于促进建材工业稳增长调结构增效益的指导意见》（国办发[2016]34号）（以下简称《指导意见》），引导建材工业按照“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局，调整产能、积极创新，有效提高建材工业的质量和效益，其中“玻璃纤维、复合材料”出现在国务院发布的纲领性文件中尚属首次。中国玻璃纤维工业协会、中国复合材料工业协会驻会副会长兼秘书长张福祥先生对大会进行了简要总结，并结合《指导意见》介绍了行业目前发展状况及未来方向。
　　2016年一季度，纤维复合材料行业主营业务收入546.8亿，同比增长5.6%；利润总额41.3亿，同比增长8.4%。延续了2015年的良好战绩，得到国家工信部等有关部委的高度重视。而此次会议的主题——汽车轻量化，也给我们行业提出一个方向：谁生产谁消纳。“大力发展循环经济、发展绿色环保产业”已被写入国家“十三五”规划纲要；《指导意见》明确提出要增强企业创新能力，扩大新型、绿色建材生产和应用，积极开展国际产能合作，优化产业布局和组织结构。结合行业实际状况，建议复合材料企业尤其是中小企业尽快采取措施进行环保改造，使工厂运营符合环保要求，否则难逃关停命运；其次，近几年热塑性复合材料以其极高的生产效率、绿色环保的生产加工过程和能够循环利用的特性受到了国内外复合材料行业的关注。目前国外已经发展出了热塑性复合材料的模压、缠绕、拉挤等工艺手段，产品种类也正在逐渐丰富。而我国的热塑性复合材料成型设备，到目前相对成熟的仅有少量LFT-D生产线。热塑性复合材料缠绕、拉挤等工艺仍旧处于开发和推广的状态。我们急需开展相关调研，提出政策导向，推动热塑性复合材料的普及应用。下一步协会将重点考察国内热塑性复合材料制品企业，使业内了解热塑性复合材料发展动态。
　　《指导意见》提出：“加快推进玻璃纤维、碳纤维及其复合材料……等先进无机非金属产品的首批次示范应用，加大推广应用力度，扩大新材料产业规模；开展协同攻关，大力开发纤维增强树脂基复合材料……等生产、检测专用装备，提高装备控制精度、自动化水平和生产工艺稳定性，提升产品质量和合格率。针对细分市场，加快推进产品品种规格系列化、生产过程柔性化，更好满足差异化需求。”
　　为贯彻《指导意见》精神，协会已向工信部提交《建材新兴产业重点产品目录》产品名单，包括：热塑性玻璃纤维复合纱及其制品、热塑性复合材料预浸制品、长纤维增强热塑性复合材料制品、连续纤维增强热塑性复合材料制品、大功率风力发电叶片、产业用功能性玻璃纤维纺织品和智能型玻璃纤维土工制品等七种产品。在此产品目录前提下，今后将再整理申报相关技术目录，与国家工信部等有关部委和下游应用市场对接，帮助企业开拓市场，大力推广应用技术及产品目录。同时以制定复合材料行业准入条件为契机，形成行规行约，也希望会员企业能打破思想局限，和衷共济，海纳百川，有容才能发展。我们将遵循《指导意见》方向，积极发挥协会作用，打通产业链上下游两端，使我们纤维复合材料行业对国民经济的发展做出贡献。
　　5月27日，与会代表参观了郑州翎羽新材料有限公司、郑州宇通客车股份有限公司客车专用车分公司和河南华唐新材料有限公司。在参观现场，与会代表对LFT-D生产线产生了浓厚的兴趣，与参观单位积极交流。通过实地考察，促进了与会代表的技术交流，为企业发展打下更好的基础。
　　结语：
　　新的时代赋予我们新的使命，中国复合材料行业已经进入了崭新的阶段，我们要大力发展热塑性复合材料制品，推动产业升级。国家的产业政策为我国高性能复合材料的发展提供了坚强的后盾，我们要搭上“十三五”的快船奋勇向前，积极创新，高速发展，推动我国纤维复合材料行业步上新的阶梯。