“目前汽車常用的基本材料有軟鋼、超剛強鋼、鎂合金、鋁合金等,如果以傳統(tǒng)的鋼作對比,鋁合金材料可以減重5%—10%,鎂合金可以在鋁合金基礎(chǔ)上再減15%,碳纖維則最大可以減重60%?!比涨?,長安歐尚汽車研究院材料及輕量化經(jīng)理劉波表示,在汽車的牽引阻力當中,除了空氣阻力之外,其他的阻力都與車的重量直接相關(guān)。相比其他的節(jié)能手段,輕量化技術(shù)則是目前汽車節(jié)能最現(xiàn)實也是最有效的手段之一。
增加新能源車續(xù)航
劉波指出,在汽車性能的提升方面,輕量化對提升汽車傳動效率擁有巨大優(yōu)勢。在國家法規(guī)政策的驅(qū)動下,輕量化也正成為未來新能源汽車發(fā)展的重要技術(shù)之一。
無論是對加速性能、動力性或減輕能耗來說,輕量化減重都是有效的解決方案。以汽車減重100公斤為例,如果從1500公斤減到1400公斤,汽車的加速時間可以降低0.62秒,最大爬坡度增加2.29%,續(xù)航里程增加6.28km。而從用戶體驗的角度來說,不論是燃油車還是電動車,汽車減重100公斤后的成本都將比之前有所下降。
“不管是從節(jié)能還是減排的角度,汽車的輕量化都是有必要的。我司目前正在進行電動汽車電池殼體的研究,計劃通過碳纖維工藝使電動汽車電池殼體減重,從而增加它的續(xù)航里程。”中國恒瑞有限公司首席技術(shù)官Giacomo Dal Busco表示,選擇使用碳纖維復合材料可以從質(zhì)量上達到減重35%的目的。
“從經(jīng)濟效益的角度出發(fā),新能源汽車輕量化的用戶感知比傳統(tǒng)燃油車更明顯,所以我認為新能源汽車輕量化的意義是十分重大的,而新能源汽車動力與車身在重量上的占比,也有巨大的潛力可以挖掘。”劉波表示。
碳纖維或成主流
“汽車怎么減重?目前來看有很多的選擇,比如鋼、高強鋼、塑料鋁、碳纖維等,但主要的發(fā)展方向還是集中在碳纖維和鋁之間。我認為碳纖維復合材料與鋁相比將有更大的優(yōu)勢,因為鋁最終的加工成型并不容易,其加工成型困難,而碳纖維如果設(shè)計得好、用得好,其成型工藝是非常簡潔方便的?!焙闵窆煞荻麻L錢京表示。
據(jù)了解,從上世紀80年代起,碳纖維復合材料就被運用在飛機上,截至目前最新的機型,無論是空客A350還是波音787,其所使用的材料也基本都是碳纖維復合材料。而在汽車界,寶馬則是第一個“吃螃蟹的人”,其從2014年起就把碳纖維復合材料使用在汽車上。有業(yè)內(nèi)專家認為,在經(jīng)過航空將近超30年經(jīng)驗的積累后,碳纖維復合材料從設(shè)計、材料、成型、工藝等方面來說,都可以很好地運用在汽車領(lǐng)域?!叭缃裨谄嚿纤褂玫奶祭w維復合材料只占了材料總用量的9.1%,將有巨大的提升空間。”錢京透露。
“除了碳纖維復合材料,還有不少金屬材料也屬于輕量化方向,未來將會是一種共存的局面。此外,根據(jù)碳纖維不同的成型工藝,其所帶來的生產(chǎn)效率也不同,這是一個不斷探索的過程。”郎搏萬先進材料有限公司總經(jīng)理康紅偉表示。
面對眾多的輕量化材料和問題,車企想要通過單個零部件材料替代是很困難的,而通過平臺化的運作,將有可能降低成本、加速量產(chǎn)。“我認為該平臺將是一系列輕量化技術(shù)方案和體系的結(jié)合,它的目的就是提高產(chǎn)品力和縮短研發(fā)周期?!贝送?,劉波還表示,除了平臺的建立,還需要考慮解決材料成本的問題?!叭绾瓮ㄟ^提高材料的利用率來降低成本,而不是降低原材料成本,這對我們來說是一個挑戰(zhàn)?!?/span>
回收可大幅度降低成本
“運用在新能源汽車領(lǐng)域的碳纖維復合材料,首先性能要高,跟航空相比,汽車領(lǐng)域的性能要求相對低一點,目前的碳纖維復合材料完全可以達到要求。第二是質(zhì)量一定要可靠、穩(wěn)定,其重復性一定要好,第三是成本要低。”錢京表示。
康紅偉認為,目前降低綠色碳纖維成本的主要方式是降低纖維和樹脂的成本,目前樹脂成本仍有很大的下降空間。
除了從原材料下手,降低成本的另一大思路是回收?!拔覀冋J為未來最大的碳纖維來源是現(xiàn)在正在使用的飛機碳纖維回收。此前我們做過一些實驗,發(fā)現(xiàn)回收的纖維不但成本低,性能也不錯。從性能的角度來說,不管是拉伸強度還是模量,回收的纖維都符合汽車行業(yè)的需求。所以我們認為未來飛機壽命到期以后,將會成為非常好的低成本碳纖維來源?!卞X京指出,目前關(guān)于回收的辦法正在積極探索中,未來是否會在中國設(shè)立回收工廠也已在其考慮范圍之內(nèi)。