今后5-10年,由于节能减排和新能源车的需要,新材料将被汽车业大量尝试和应用。多种材料的搭配设计利用,最大限度地利用各种材料的性能优势,从而达到减重和成本优化的目标是今后发展趋势。 汽车产业历来是全球持续发展的主要产业之一,但由于其与日俱增的保有量及产量的激增,对于不可再生的燃油消耗及环境污染带来了巨大压力。随着节能减排和环保政策的日益严苛,在政府大力发展新能源汽车等利好政策下,汽车轻量化成为大势所趋。 曹渡认为,轻量化是新材料发展的一个机会和市场。“中国的自主品牌整车重量与欧洲、北美相比,重5%-10%,商用车重15%-20%。就此看来,中国轻量化市场的空间很大,而材料是汽车减重方法之一。由于塑料复合材料的比重较钢材、铝材等金属材料的比重大大减小,当其他性能目标及功能目标同时能够达到的前提下,轻质材料如塑料复合材料就有了替代传统金属材料的一个机会。所以在今后的5-10年,由于节能减排和新能源车的需要,新材料将被汽车业大量的尝试和利用。” 塑料复合材料发展四步曲 曹渡认为,轻量化的含义是合适的材料用在合适的地方。多种材料的搭配设计利用,最大限度地利用各种材料的性能优势,从而达到减重和成本优化的目标。他曾提出“塑料复合材料轻量化应用技术发展四步曲”。 材料行业与汽车行业需携手 近年来,性能优良的碳纤维增强复合材料(CFRP)在汽车领域的应用不断扩大,如宝马i3和i8是采用CFRP应用于汽车轻量化设计中的典范,并将推广应用到更多的量产车型。其中i3采用全碳纤维车身,车身的零件相比传统钢制车身减少了2/3 ,比铝合金轻30% 。 材料科学的发展须引起重视 材料部门对整车企业的发展到底产生多大的作用,车企是否已经足够重视材料的发展?曹渡认为:“当前中国品牌的主机厂都在忙于其他的工作,对基础科学如材料科学的发展和研发还缺乏认识,这样可能造成未来轻量化以及新技术、新材料、新工艺发展的一个瓶颈。而国外主机厂设有专门的部门,甚至有的部门专门研究十年以后的技术。因此,对材料科学的研究,中国品牌的各个主机厂必须引起重视,要知道材料科学的发展才是我们汽车工业创新的最主要的发展之一。” 曹渡告诉记者,2016年他去德国学习的时候,德国政府委托一个咨询机构做了一个材料未来在汽车上的应用调查。可以看到,从2025年到2035年,汽车材料将从60%-70%是传统金属材料变为所有的材料(包括非金属材料)平分秋色,都是20%左右,这对于材料行业来说是一个很好的借鉴,具有重要意义。 汽车轻量化顶层设计 曹渡认为,整车减重不能单靠一两个零部件,而是包含整个顶层设计,如同针对品质目标设计、性能目标设计一样,针对重量进行从上往下的正向开发设计。他进一步解释道:“比如有一款汽车在设计时计划减重140公斤,油箱减8升,制动器直径减少4毫米,厚度减少2毫米,承重梁由三层到四层板减少到一层到两层板。即从顶层设计开始,有一个减重的目标才会带来整车的瘦身。” 新能源汽车动力系统亟待变革 新能源车因电池电机的增加,比传统汽油车重200-300kg,考虑到续航里程,新能源汽车的减重比传统汽车的减重更迫切。曹渡表示:“新能源汽车重量主要是增加在电池方面,如特斯拉的电池重约500公斤,占了汽车重量的1/4,如果新能源汽车的动力系统没有革命性的变化,光靠车身和其他地方减重,很难替代传统车,所以大家都在做一些创新。锂电池、酸碱电池不能被市场接受主要就是它的重量和续航里程。我们设想,如果指头大的原子能就能够推动十万辆汽车的运动,那不是又轻又好吗?我认为,如果新能源汽车还是按老路来走,新能源系统没有革命性的变化,市场还是很难接受的。” 来源:CPRJ 中国塑料橡胶 |
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