近年來,各大車企爭相布局新能源汽車,行業(yè)競爭越來越激烈。根據(jù)國家規(guī)劃,到2020年,新能源汽車產銷要達200萬輛、累計產銷量超過500萬輛;到2025年,中國新能源汽車年銷量要達到汽車市場需求總量的20%,市場前景廣闊。
新能源利用效率有待提高
在傳統(tǒng)汽車工業(yè)領域,中國距離世界領先水平很遠且超越難度巨大。但是在新能源汽車領域,我國與世界其他國家在同一起跑線上,且政府在政策方面給予了強有力的支持。
但新能源汽車之所以現(xiàn)階段普及率并不太高,也源于新能源汽車發(fā)展中存在諸多問題:包括整車設計技術亟待提升、動力電池等關鍵零部件性能存在差距、能源補給不便、汽車先進節(jié)能技術尚未完全掌握、推廣起來不方便等,這些因素都不同程度地制約著我國新能源汽車產業(yè)的發(fā)展。
但是除此之外,一個更明顯的問題在于,當前的新能源并不能很好地得到應用,提高對能源的使用效率是最應該關注的問題。比如近年來,以純電動汽車為代表的新能源汽車研發(fā)和產業(yè)化勢頭迅猛,每年高速增長的電池量都以前所未有的規(guī)模涌入我們的周圍環(huán)境。這些電動汽車,成了消耗大量可再生能源的關鍵所在,如果不能大幅提高現(xiàn)有新能源的使用效率,最終仍會導致能源緊張,同時還會產生更高的污染、更多的排放等一系列負面效應。
碳纖維復合材料的車體一體化構造
車重是關鍵:碳纖維成汽車輕量化必由之路
有相關研究數(shù)據(jù)表明,在市區(qū)的運行工況下,平均車重1600kg的電動車如果減重20%,能量消耗可以減少15%,油耗與排放量均可大大降低。因此,要減少能量消耗,降低車重就成為關鍵。在當前電池等相關技術短期內難有重大突破的情況下,新能源汽車迫切需要采用輕量化技術來降低重量,以減輕電池增重的壓力。因此,對于新能源汽車整車廠商而言,車重與能源是新能源汽車的關鍵問題,尤其汽車輕量化問題始終是困擾該產業(yè)發(fā)展的瓶頸。
2015年《德國輕量化現(xiàn)狀盤點》研究報告中指出:“輕量化對汽車制造業(yè)等許多行業(yè)意義深遠,它決定了德國工業(yè)在未來的全球市場中是否能以創(chuàng)新、高能效和資源節(jié)約型的產品取得統(tǒng)治地位。”汽車工業(yè)大國德國如此重視汽車輕量化發(fā)展,可見輕量化將是新能源汽車未來發(fā)展方向,也是降低排放、節(jié)約能源的最佳途徑。
實現(xiàn)輕量化歸根到底需要車身的材料輕量化。而碳纖維增強復合材料是迄今為止綜合性能最好,并能在工程上應用的輕量化材料,因為碳纖維復合材料替代鋼材可減重60%以上,是最理想的輕量化材料。碳纖維復合材料之前主要應用在航空航天領域,比如,波音787表面的90%都是碳纖維復合材料,碳纖維復合材料占結構重量的50%,但由于產品造價高,生產周期長,在汽車行業(yè)推廣與規(guī)?;a上仍有難度。
但現(xiàn)在這種狀況得到了明顯改變,寶馬在2014年率先推出了i3、i8全碳纖維電動車,在2015年推出了碳纖維和金屬混合結構車身的新BMW 7系,隨著寶馬的i3、i8和新7系的出現(xiàn),全球汽車碳纖維輕量化的大潮即將掀起,碳纖維或將成為汽車輕量化的最佳選擇和必由之路。
在此背景下,國內涌現(xiàn)出以康得集團、康得新集團為代表的企業(yè),整合全球優(yōu)勢資源,打造了全球唯一的碳纖維輕量化生態(tài)平臺,包括:中安信科技有限公司,KDX雷丁汽車輕量化設計中心,位于慕尼黑的KDX歐洲復合材料研發(fā)中心,以及大批量自動化生產技術支持的德國GFG和SGL公司,康得復材工業(yè)4.0版智能化工廠;與此同時,生態(tài)平臺還實現(xiàn)了從設計、研發(fā)、碳纖維及部件柔性制造全過程的信息化,形成了碳纖維車體工業(yè)4.0智能制造平臺, 具備了碳纖維及部件生產規(guī)?;?客戶需求個性定制化;產品設計、研發(fā)、制造、檢測及物流等全生命周期智能化;供應鏈、客戶協(xié)同網(wǎng)絡化的能力。
平臺的核心——康得復材提供了從設計、研發(fā)、樣件試制、檢測、小批量生產到大規(guī)模供貨的全方位的碳纖維輕量化整體解決方案。目前已與包括與北汽、蔚來汽車、上汽等30多家整車廠商建立業(yè)務聯(lián)系,共同推進碳纖維復合材料在汽車輕量化領域的應用,助力我國新能源電動汽車產業(yè)實現(xiàn)彎道超越。
蔚來汽車創(chuàng)始人、董事長李斌先生、北汽集團新技術研究院常務副院長榮輝先生與康得復材共啟碳纖維輕量化整體解決方案
寶馬(中國)高級副總裁MartinSautter博士一行與康得復材、中安信團隊合影
高效節(jié)能,碳纖維或打破新能源汽車困局
據(jù)悉,碳纖維復合材料除具有輕量化優(yōu)勢之外,還具有可設計性強、抗疲勞、耐腐蝕、減震性能好等優(yōu)點,車身的輕量化可以使整車重心下移,讓車輛的運行更加安全、穩(wěn)定。因此,隨著碳纖維原材料價格不斷下降和新工藝的進步、生產周期的壓縮等規(guī)模效應發(fā)展起來之后,碳纖維可能會廣泛地應用于汽車行業(yè),帶動新能源汽車提高能源利用效率,節(jié)能減排,從而更好地提高我國汽車新能源的使用效率。
據(jù)悉,中國政府已經(jīng)制定了到2020年的汽車油耗標準,從2015年的每百公里6.9L,降到每百公里5L,到2025年汽車總重量平均下降25%,新能源電動車到2025年將減重50%。而要做到這些,碳纖維復合材料的大量應用將是目前最好的選擇。業(yè)內人士介紹,過去由于電池技術等方面限制導致新能源汽車行駛里程受限,但新能源通過應用碳纖維新材料在2020年實現(xiàn)車身減重30%的目標之后,普及的速度會加快。
但在碳纖維復合材料的設計領域,國內從事過碳纖維汽車量產部件設計的企業(yè)與人才并不多。而汽車碳纖維零部件生產需要企業(yè)具備研發(fā)、設計、大規(guī)模生產的技術實力、生產工藝與效率。值得慶幸的是,國內帶頭致力于汽車碳纖維輕量化的康得復材在這方面已經(jīng)成為行業(yè)翹楚。
康得復材在短短一年時間內,在國內率先建成了全球規(guī)模最大、技術最先進的工業(yè)4.0版智能化生產線,年產150萬件碳纖維復合材料零部件,所采用的新一代HP-RTM、surface-RTM工藝成熟、可靠,成型周期可縮短至2-3分鐘,一舉解決了碳纖維復合材料規(guī)?;a以及時間周期難題,對解決我國新能源汽車輕量化的難題意義重大。
康得復材工業(yè)4.0智能制造工廠
中國工程院項目組曾經(jīng)提出高性能纖維與汽車輕量化產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,指出要從2016年到2020年,通過科技攻關,建立高性能纖維與汽車輕量化設計制造技術體系和產業(yè)鏈體系。但在當前看來,康得集團通過對國外優(yōu)質資源的整合,有望快速提升車用碳纖維的技術水平,并帶動新能源汽車新材料的應用,有望打破當前新能源汽車發(fā)展的僵局,也將加快推動新能源汽車碳纖維輕量化的普及速度,迎來新能源汽車的春天。