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新日铁剑指“碳纤维革命”

更新于:2016-08-22   来源:日经技术在线   点击:380次

关键词: 新日铁    碳纤维  

  新日铁住金的子公司使汽车企业一直在追求的轻量化材料实现了实用化。这种材料就是能像钢板一样简单加工的CFRP(碳纤维增强树脂基复合材料),可以嵌入汽车生产线。这是钢铁企业对长期引领CFRP开发的树脂企业发起的反击。

  一种可能给汽车产业带来革命的新材料于7月中旬闪亮登场。这是CFRP的一种,克服了一般的CFRP在应用于汽车零部件时存在的生产效率低下的问题。这种材料是新日铁住金的全资子公司——新日铁住金材料公司开发的。一直由东丽、帝人等大型树脂企业主导的CFRP开发竞争中,多了钢铁企业的身影。

  CFRP是汽车轻量化必不可少的材料。按照日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的估算,汽车零部件如果多采用CFRP,总重量可以减轻约3成。这是因为CFRP单位重量的强度高达钢铁的约10倍,能够减轻部件的重量。重量减轻3成,意味着燃效最多可提高22.5%。需要搭载沉重电池的EV(纯电动汽车)等车辆估计对这种材料也存在巨大的需求。

  而过去,只有高档车和极少数的零部件才会采用CFRP。原因是CFRP的生产效率低,不符合汽车零部件的要求。

  传统的CFRP制造流程是这样的:首先使碳纤维含浸树脂并制成片状材料(预浸材),在模具的上面层层叠加,制作出零部件的形状。然后再入炉烧结,制作出需要的部件形状。成型一般需要数十分钟~数小时。

  飞机、赛车等因为产量少,可以采用这样的方法,但汽车是一个工厂每年的产量高达数十万辆以上的量产品。有“如果不能在约1分钟内成型,就不能嵌入汽车生产线”的定论。

  新日铁住金材料开发的新材料“NS-TEPreg”,通过开发特殊树脂,成功使加工时间缩短到了数分钟。用板材替代预浸材,加热到120℃以上加工,就可以在维持高强度的同时,像钢板那样冲压成型。甚至可以嵌入汽车生产线。而且还支持使用预浸材的传统方法。

  但这种材料也存在课题,那就是不耐热,不能用于处在高温的发动机附近的零部件。而且与过去的CFRP一样,价格高达钢铁的几十倍。不过价格在今后很可能会降低。CFRP在过去之所以价格昂贵,主要是因为普及程度不高,而随着新材料的登场,如果汽车部件开始大量使用CFRP,因量产效应,价格必然会随之下降。

  新日铁住金材料将在2017年春季之前,建成生产使用新材料的预浸材和板材的量产线。其母公司新日铁住金的主力产品是汽车钢板。虽说是集团内部推出了竞争性材料,但新日铁住金表示,“我们正在合作开发将NS-TEPreg与钢铁组合的复合材料技术,这将有助于集团价值的整体提升”。

在碳纤维领域,丰田与东丽,通用汽车(GM)与帝人等已经建立了合作关系。新材料将是新日铁住金跻身该领域前列的一个契机。


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