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一文看懂碳纖維在汽車輕量化領域應用

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-10-09  浏覽次數:5
核心提示:2017年1月1日起,全國開始實施更加嚴格的國Ⅴ排放标準,對汽車的排放量提出了更高的要求。而在2020年1月1日起,歐盟範圍内所銷售
2017年1月1日起,全國開始實施更加嚴格的國Ⅴ排放标準,對汽車的排放量提出了更高的要求。而在2020年1月1日起,歐盟範圍内所銷售的95%新車的二氧化碳平均排放水平必須由目前的130g/KM減少到95g/KM以下。在當前的形勢下,汽車節能減排成為行業的發展趨勢。目前汽車輕量化途徑有研發使用輕質的材料、設計優化結構、使用輕量化制造技術。采用高性能纖維增強複合材料部分代替傳統金屬材料是目前汽車實現輕量化最有效的途徑。2015年國務院發布的《中國制造2025》中已明确将碳纖維及其複合材料汽車零部件技術作為節能與新能源汽車領域的重要發展方向。碳纖維用于汽車輕量化的需求2015年全球碳纖維汽車市場需求量達到了0.87萬噸,預計到2020年将超過2萬噸,未來五年年均增速高達21%,将成為增長最快和需求最大的領域之一。2011-2016年全球汽車領域碳纖維需求量資料來源:賽瑞研究碳纖維用于汽車輕量化的優勢碳纖維及其複合材料在汽車輕量化領域的優勢突出表現在以下方面:碳纖維複合材料在汽車領域的應用優勢資料來源:玻纖情報網《從國内外專利大數據分析CFRTP在汽車上的應用及趨勢》而目前碳纖維及其複合材料在汽車領域的應用主要集中在賽車、超跑等豪華轎車,對于民用型轎車的應用相對較少,制約碳纖維在汽車輕量化領域大規模應用的主要因素以及未來發展方向為:碳纖維複合材料在汽車領域應用難點及未來發展關鍵技術碳纖維在汽車領域應用具體案例分析碳纖維複合材料目前已經在高端車、超跑、賽車、改裝車、限量版車型以及少量的電動車上開始大量應用。目前,碳纖維複合材料在汽車零部件中的應用主要分布在汽車車身、内外飾、底盤系統、動力系統等等。碳纖維複合材料在汽車的具體應用數據來源:賽瑞研究世界上主要的汽車廠商與碳纖維廠商之間也建立了很多合作,共同推進碳纖維複合材料在汽車輕量化領域的應用。汽車廠商與碳纖維企業之間的合作資料來源:賽瑞研究(1)碳纖維複合材料在汽車車身的應用碳纖維複合材料的應用可使汽車車身減輕質量40%-60%,相當于鋼結構質量的1/3-1/6,目前賽車和部分改裝車大多選用碳纖維複合材料車身,在降低重量的同時,因複合材料碰撞時減少了碎片的産生,從而提高了安全性。碳纖維複合材料在汽車車身的應用實例資料來源:賽瑞研究圖片來源:寶馬官網(2) 碳纖維複合材料碳纖維在汽車輪毂的應用碳纖維複合材料的使用使得輪毂質量得到降低,有助于減少車輪轉動慣量,使車輛擁有更快的啟動、停止以及轉向速度。碳纖維複合材料在汽車輪毂中的應用實例資料來源:賽瑞研究(3) 碳纖維複合材料碳纖維在汽車刹車、傳動系統的應用碳纖維複合材料制動盤可以在50m内将車速由300KM/h降50Km/h。碳纖維制動盤可承受2500℃的高溫,且性能穩定。而碳纖維傳動軸不僅可減輕重量60%,而且具有更好的耐疲勞性和耐久性。碳纖維複合材料在汽車刹車、傳動系統的應用實例資料來源:賽瑞研究圖片來源:Toray官網(4) 碳纖維複合材料碳纖維在汽車内飾、門窗的應用碳纖維複合材料具有較好的吸振效果,對撞擊有較大的緩沖作用,且減少撞擊碎片的産生,提高了安全性。碳纖維内外飾材料的使用,除了汽車輕量化,還簡化零件制造工藝,降低零件加工、裝配、維修費用,降低生産成本。碳纖維複合材料在汽車内飾、門窗的應用實例資料來源:賽瑞研究圖片來源:Toray官網(5) 碳纖維複合材料碳纖維在汽車進氣系統、發動機領域的應用碳纖維複合材料作為汽車進氣系統材料,一方面可減輕重量,達到輕量化的效果;另一方面,碳纖維材料易加工成各種曲面形狀,且表面較為光滑,可有效提高進氣效率。而碳纖維良好的高溫性能使其在發動機領域得以應用。碳纖維複合材料在汽車進氣系統、發動機領域的應用實例資料來源:賽瑞研究圖片來源:Toray官網碳纖維用于汽車輕量化的專利分析碳纖維複合材料在汽車領域的應用越來越廣泛,相應的專利申請量也随之增長。汽車用碳纖維複合材料專利申請地區分布資料來源:專利分析可視化從圖中可以看出,日本專利數目為4176項,占比高達40%以上。歐洲和美國緊随其後,中國以1133項位居第四,但是與日歐美之間仍然還存在一定差距。全球專利申請技術構成分布圖資料來源:專利分析可視化從圖中可以看出,汽車用碳纖維複合材料專利申請主要集中在結構設計和在汽車部件方面。汽車用碳纖維複合材料領域在結構設計領域專利分布資料來源:《國家知識産權局全球車用碳纖維複合材料專利分析報告》汽車用碳纖維複合材料領域在成型工藝領域專利分布資料來源:《國家知識産權局全球車用碳纖維複合材料專利分析報告》汽車用碳纖維複合材料領域在汽車部件領域專利分布資料來源:《國家知識産權局全球車用碳纖維複合材料專利分析報告》從圖中可以看出,東麗、豐田、寶馬、日産、戴勒姆在三個領域的專利數目均處于前列,屬于産業鍊的原料、複合材料供應商,汽車部件以及整車廠商。
 
 
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