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客车关注:轻量化可减重达5吨,他们为碳纤维事业鼓与呼

2018-07-12 作者:仁义 来源:中国客车网
  新能源、轻量化,汽车工业发展的必由之路。近年来,轻量化的要求给汽车行业带来了翻天覆地的变化。随着油耗、排放法规的不断严苛,节能与新能源汽车规模市场化应用,汽车行业不论是产业结构、技术体系还是市场需求方面都在不断发生变革,轻量化技术与应用随之迎来窗口期。

  2018年7月12-13日,由齐齐哈尔市人民政府主办,中国汽车工程学会、中科院北京化学所、大连理工大学等单位协办,兴科控股有限公司等单位承办的汽车轻量化技术与清洁能源电能供热研讨会在齐齐哈尔召开,权威专家对碳纤维轻量化产业现状、发展布局、未来趋势进行剖析。其中,行业大咖们的阐述与传递出的信息同时为汽车的轻量化技术发展应用提供了些许参考和启示。

  中国工程院院士杜善义:碳纤维材料实现军民融合,在汽车轻量化领域大有可为

  碳纤维是上个世纪60-70年代出现的一种新的技术形式,这个技术在当时看来是颠覆性的,它可以把塑料变为结构材料,它能够把塑料的性能变得和铝合金类似,但重量更轻。因此,碳纤维的出现首先得到了国防航空航天的青睐。

  从1975年开始,中国的碳纤维经过了四十几年的发展,现在中国的碳纤维有产能,能生产出高性能的碳纤维产品,从目前情况来看,基本可以满足航空航天和国防的需要,同时也在向汽车等其他领域扩展。

  军民融合是国家战略,碳纤维作为一种的新的战略材料首先是及民营企业牵头研发,急军工之所急,逐步向民用领域延伸,比如汽车行业。现在我们能看到碳纤维在比如海洋工程、汽车工程,轨道工程包括土木建设等领域都有应用,碳纤维的发展,是军民融合的结果。

  碳纤维结构强、重量轻,轻量化本身不仅仅是减少成本的问题,更能节约能源,保护环境。轻量化有三个方面需要考虑:第一是使用,用好高性能材料;第二是制造,只有制造才能保证轻量化;第三是设计,轻量化整个概念设计非常重要。轻量化在汽车领域的应用大有可为,特别是新能源汽车。新能源汽车在2025年就要达到600万辆以上。新能源汽车电池本身很重,所以为车身结构减重是关键。不同于航空航天,汽车产量非常之大,汽车如果能够很好地把轻量化材料利用好,这对环境保护、节约能源以及汽车本身的性能都是有利的。

  中国汽车工程学会副秘书长、汽车轻量化联盟秘书长侯福深:节能源新能源汽车是碳纤维材料应用潜力巨大的用户

  按照学会在前年发布的节能与新能源汽车技术路线图,到2030年,我国的汽车产销量将达到3800万辆,新能源汽车的市场份额将突破40%,汽车产业会基本实现电动化转型。

  在新一轮汽车产业变革的大背景下,汽车产业正在朝着低碳化、信息化、智能化的方向加速发展。其中,低碳化是我们当前面临的最紧迫的任务,也是实现汽车产业实现可持续发展的基本前提。其中,轻量化技术成为支撑节能与新能源汽车发展的重要技术。

  近期,国家发改委为就汽车产业投资规定在公开征求意见,其中新能源汽车是四大重点发展领域之首,而轻量化又列为新能源汽车关键技术之首。由此可见,轻量化技术对于新能源汽车未来技术开发影响巨大。学会高度重视汽车轻量化的工作,从2007年成立了汽车轻量化技术创新联盟,在共性技术研究、技术标准制定、行业的技巧交流、成果的转化推广以及人才培养等方面做了大量工作,代表了中国汽车轻量化技术创新主体力量。

  从联盟的角度认为,碳纤维复合材料能够大幅实现汽车产品的减重,是节能与新能源汽车领域最好的轻量化材料。在学会发布的节能与新能源汽车技术路线图当中就碳纤维复合材料提出了未来的发展目标,到2020年,碳纤维材料在汽车上使用成本要比2015年降低52%,2025年碳纤维使用量要占到车重的2%,成本要比2020年底50%,2030年碳纤维使用量占整个车重的5%,成本还要进一步降低。如果按照2030年3800万产销量来计算,平均辆车1吨,就是3800万吨,占比5%就是200万吨以上。所以说汽车是碳纤维应用潜力非常大的用户。

  汽车评价研究院院长李庆文:汽车产业应用碳纤维材料已经到了加速阶段

  首先应该确立的概念就是汽车产业应用碳纤维材料已经到了加速阶段。汽车行业应用各种材料都有一个过程,一旦一个新兴的材料应用到汽车产业上,这个材料工业就会变成一个影响国民经济的大产业。

  举例来说,汽车工业应用钢铁促进了钢铁工业的发展,汽车工业应用了石油,使石油化工业成为了对世界经济产生重大影响的产业。当下的中国汽车产业正在朝着电动化发展,电动化发展使国家的锂电池产业蓬勃发展,涌现出了以宁德时代为代表的优秀电池企业,有了中国汽车零部件企业首次在德国建厂。所以结论是,只要汽车产业应用了某一个重要材料、重要技术,这项材料或技术就会形成一个巨大的产业。

  我们要认识到,碳纤维材料一旦在汽车产业上应用普及,将会给碳纤维材料才来巨大的历史影响。碳纤维材料从国防工业开始扩散,逐步辐射到民用领域。具有前瞻性的是,近些年来汽车工业开始逐步应用碳纤维材料,碳纤维材料在我们很多家整车厂商都做过很多前期实验,这些实验虽然没有全部转化为成果或者产业,但这些前期的准备工作是十分重要的。比如兴科公司与长城汽车前期做过很多碳纤维相关实验,任何新材料的应用都需要时间去验证,到了一定的时间拐点,当各方面条件都具备的时候就能很快地转化为成果并应用市场。

  中国工程院院士蹇锡高:未来汽车轻量化或会从纵梁入手

  兴科公司在齐齐哈尔完成了首条碳纤维生产线,而且成功投入应用,这是具有历史意义的。从材料学角度来讲,现在已经进入复合材料发展时代。以树脂基复合材料为例,它具有特备的功能和特点,那就是轻质、高强。目前耐高温性能还无法和陶瓷或者金属基材料相比,但在很宽的范围内,比如350度以内是可以耐受的。

  中国工程院现在有相当一部分工作精力投入到碳纤维复合材料的研发与应用。汽车轻量化领域应用了很多高分子材料,目前汽车轻量化还没有涉及到大梁,但我认为,以后汽车轻量化或许会从这里入手,汽车的纵梁占整车重量的比重是很大的。对于新能源汽车的轻量化来说,提高电池能量密度,减小电池体积;亦或从车身方面着手,采用新型高强度、轻质量的复合材料。中国工程院现也在做这方面的工作,比如液流电池、燃料电池、超级电容等等。

  科技部863碳纤维专项专家组组长徐坚:采用碳纤维为车身架构的电动大巴可减重5吨

  经过十五年的努力奋斗,目前中国碳纤维的实际产量已经达到2万6千吨,2017年的实际产量达到8700吨。2011-2018年间我们主要针对清洁能源、现代交通等领域开展研发工作。整个863项目的投资是13.8亿,我们主要完成的高强碳纤维的制备工艺。

  十二五期间专项组有四个主要研发方向,一是碳纤维的制备与工程化技术;二是碳纤维复合材料化学技术;三是光能制备制造技术;四是一些新型高分子材料制备技术。在十二五期间的最后阶段专项组一共安排了16个课题,其中12个课题来自复合材料、光能以及新型纤维。

  另外,在十三五期间专项组做个一个试验,制造的一辆以碳纤维复合材料为车身架构的电动大巴车,这辆大巴全部车身结构全部应用了碳纤维,车辆的所有强度设计用的是国内自产的碳纤维,这台大巴至今还可以正常运行。这辆大巴试验车经过了正向冲击、侧翻等一系列安全试验,保证了对乘客的安全性要求,经过了2000公里的强化环路实验,整车结构没有出现任何异常。经过专家确认,整个车身从13.5吨减重到8.5吨,相比较传统钢结构车身优势明显。

  国务院发展研究平台研究员、(经济要参)杂志社副主编何玉兴:新技术、新工艺这样的“黑金”为传统产业转型升级提供了有力的支撑

  高新科技,功能性与低成本碳纤维等新材料、新技术、新工艺这样的“黑金”,为传统产业转型升级提供了有力的支撑。在齐齐哈尔,我看到了科学的理念,久违的精神,充足的实力,昂扬的英雄气。以下为汇报的几项要点:

  1、乐观积极的心态。经济学领域有个概念,叫心理预期,看好,就可能好,看坏,肯定坏。智力是不带热情的思想,我们需要带着热情的思想,不仅是热情的思想,还是切实的行动。用专业术语来说,固化工艺,温度,是一个重要的条件和变量,你们有火一样的热情。中国需要你们这样的热情!

  2、科学正确的方向。汽车轻量化,智能供暖,模具制造,市场空间广阔。中国3800万辆汽车,如果每辆汽车减重5%,节能效果巨大。刚才杜院士讲,汽车到了发展的加速期,李庆文院长讲,这也是碳纤维技术应用的黄金期,将会爆发式增长,埋头苦干始终不忘追赶的材料人们,终于迎来属于你们的时代。蹇锡高院士讲,现在进入复合材料的时代,兴科集团的生产线具有划时代的历史意义。

  3、实力说话的底气。齐齐哈尔市是重工业基地、装备制造业基地,中国一重总部、中车货车集团总部、兵器工业集团三大军工企业在此,为发展积淀了雄厚的底蕴。功能性与低成本碳纤维等新材料、新技术、新工艺,为传统产业转型升级提供了有力的支撑。

  新科技的落实,要有历史的积淀条件。碳纤维的国产化,首先要有装备的国产化,要有基础研究的国产化。中国500多种主要工业产品中,有220多种产量位居世界第一,115家中国企业进入世界500强榜单。创新驱动的战略下,五年来,中国科技进步贡献率从52.2%上升至57.5%,国家创新能力从全球第20位升至第17位。影响力是干出来的,不是吹出来的。

  4、利在千秋的标准。复材的结构性是可以设计的,是受工艺影响的,不同厂商提供的材料可能不同,同一厂商同一材料的性能也可能在不同的批号之间有差异,制定标准和规范是非常必要的。标准规范的制定权就是业内的话语权。

  兴科控股有限公司董事长程显军:兴科在汽车专用碳纤维领域已有成果

  兴科控股有限公司成立于2011年,注册资本6000万,现与国内多家科研机构、知名专家共同合作推动中国碳纤维产业创新发展。兴科的碳纤维技术不仅使中国成为世界为数不多的拥有该技术的国家,而且使中国成为碳纤维在多领域有应用技术的国家。正基于此,兴科被誉为中国碳纤维产业的先行者,成为中国拥有碳纤维完全自主知识产权的企业之一。

  经过三年的努力,兴科在汽车专用碳纤维现在也已经有了一些成果,在汽车轻量化、轨道装备轻量化包括高端装备制造的轻量化方面都有重大的应用意义。兴科也愿为行业的发展尽力。

  从专家的种种观点阐述中不难读出,在真正意义上的新能源时代来临前,以碳纤维新型复合材料为基础的轻量化技术无疑是汽车工业产品降低燃油消耗,减少二氧化碳排放、提高运载效率的有效途径。市场的发展总是伴随着技术的进步,新能源、轻量化,一场全新的汽车工业变革正在悄然到来。

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