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恒神股份钱京:航空用和量产汽车用碳纤维复合材料技术对比分析和借鉴

更新于:2018-12-19   来源:第一电动网   点击:986次

12月16日,第九届全球新能源汽车大会(GNEV9)在国家会议中心开幕,恒神股份董事长钱京就航空用和量产汽车用碳纤维复合材料技术对比分析和借鉴发表主题演讲。

以下为恒神股份董事长钱京演讲实录(略有删减):

汽车说到最后都是成本,成本说到最后都说碳纤维比较贵。碳纤维是很贵,所以我们需要一些方法,借助航空用碳纤维的经验。碳纤维近代在航空上累了很多的经验,随着航空的发展,我们也把航空的经验推到了量产汽车上,当然推到这个上面也要充分的考虑成本问题。

为什么碳纤维复合材料应该应用在汽车行业?就好像为什么航空一定要用碳纤维复合材料,理解了为什么才能理解材料怎么用,最后就是我们在航空方面的经验怎么样借鉴到汽车领域。

汽车为什么要减重?环保、节能。飞机领域为什么当初要用碳纤维复合材料?因为也是为了减重,汽车想用这种方法减重也得付出不小的代价。汽车怎么减重?有很多的选择,有钢、高强钢、塑料铝、碳纤维,效果无非就是碳纤维和铝两个PK之争,我相信碳纤维复合材料一定比铝有一定的优势,因为铝最终的加工成型也不是很容易的,铝的加工成型很难,碳纤维如果设计的好用的好,其实成型工艺非常的简洁方便。

其实最早从80年代飞机开始用碳纤维复合材料,现在最新的机型无论是空客的A350还是波音787基本上都是碳纤维的复合材料。实际飞机上有非常成熟的材料使用机制,验证机制,所以碳纤维复合材料该怎么用?在汽车界从2014年宝马已经开始用了,所以我觉得碳纤维复合材料经过航空将近超过30年经验的积累,包括新能源无论是设计材料成型工艺的体系,在汽车领域技术层面是没有任何的问题。如今汽车上使用的碳纤维材料平均只占了9.1%,所以汽车领域在整个用量方面还是有很大的提升空间。最后怎么用就要理解成本,我们贵一点,对于汽车来说价格影响就比较大。

所以我们总结在飞机领域所谓的碳纤维复合材料,首先性能要高,第二个质量一定要可靠,跟航空相比,汽车领域说性能一般就可以了,质量也需要稳定,它的重复性一定要好,我们做汽车领域发现重复性很高,质量一定要稳定,成本要低,所以如何把碳纤维复合材料推向汽车领域我们要完成这三项工作。

我们讲一下整个技术的对比,我们先说航空,整个航空大家都很清楚,现在无论是整个的机翼包括机门基本上都是碳纤维复合材料,这些部件相对来说航空用的偏贵,核心问题是大部分是热压罐成型工艺,保证最后做出来的部件性能非常稳定,非常符合航空的要求。而有有没有方法同样可以保证汽车领域可以做到固化时间少,确保整个部件的制造能够达到和航空相对的那种效果?当然在航空我们也发现成本还是偏高,其实这么多年下来,航空领域也在改变,原来说用液压罐现在也变了,现在用自动铺丝的方式来做,我觉得这种自动铺丝的方式在汽车领域也可以用,而这些从航空上用来降本的思路也是可以逐步使用在汽车领域。

我们之前做的一些自动铺丝,保证非热压罐工艺成型,包括三维编织的方式,也是先为客户完成工作,使得后续的工作更简单,包括RTM成型工艺,最后利用非热压罐做了很多的部件,包括窗框,这些工艺已经在航空用了起来,也是为了更好的降低成本。那么同样的汽车领域其实走的路一定要有很好的温度很好的压力,所以PCM、RTM、HPRTM未来一定是汽车工艺成型的特点,也包括了成型的时间。最终进一步降本无非是解决三个问题,第一个是低成本碳纤维的来源?怎么样降低碳纤维的来源是一个解决的问题。第二个碳纤维的部件修复?如果说汽车撞了无法修复要换一个那么承办就会变高。第三个车用碳纤维复合材料成型工艺的选择?虽然有很多的成型工艺但是这些和你交付的量是有紧密相关的。

先说低成本碳纤维的来源,为了降低碳纤维成本,首先是我们在生产过程当中所多出来的干沙包括我们做的切边料不合格料,包括做的航空生产线所有的材料会给到汽车领域,我们认为未来最大的一块碳纤维的来源是现在正在使用的飞机碳纤维回收纤维,我们也做了一些实验,发现回收的纤维不但成本低,性能还行。回收的方法最近也在做工作,我们也会考虑是否在中国设立回收的工厂。我们做完了测试之后,进行了碳纤维性能对比,其中会发现其实很多从拉伸强度也好,模量也好,回收的纤维最后做SMC的量,其实性能是符合整个需求的,所以我们认为未来航空飞机寿命到期以后,回收以后的纤维将会成为非常好的低成本的碳纤维来源,可以进一步支持汽车行业对碳纤维复合材料的需求。

这个回收碳纤维用在汽车部件基本没问题,成本便宜,比铝合金减重60%。无论从重量还是成本比现在用的便宜,所以这是非常好的路径。当然还有修复的问题,在航空领域已经在做这项工作了,未来整个的汽车用的修复,无论是涉及到板材的穿透和结构性的修复都是有解决方案的,我们已经在帮飞机做这项工作,所以未来汽车领域涉及到的修复不会有任何的问题。 

同样汽车现在成本还有另外一个比较重要的因素是设计问题,现在很多汽车轻量化部件的设计并没有很好的发挥材料性能,所以导致设计出来的部件不但材料选择贵,包括成型工艺也很难实现,所以导致整个碳纤维部件成本非常之高,因为我们在航空领域做了很多的工作,有大量材料的数据,所以更希望把这些数据和汽车领域分享,尤其是航空经验,怎么样把部件的设计更加的简洁化一点,最后使得成型工艺更简单,最后减少部件与部件紧固件,使得无论是在最后的成型工艺包括后面的装配都能得到有效的减少,这样才能减少整个部件的成本。

我们恒神把碳纤维复合材料带到各行各业,也是希望我们材料能够用在各行各业,所以在航空航天深耕以外也非常希望汽车领域能够用到我们的材料。我们的优势比较简单,除了做碳纤维还做织物,所以在成本和质量上都是非常可控的,谢谢。


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