全部 高分子 智能汽车 陶瓷 消费电子 弹性体 生物降解 5G材料 光伏 医用材料 锂电 汽车材料 新消费电子 会议列表 展会 半导体 LED 氢能源 艾邦人才网
盘点连续纤维增强热塑性复合材料在汽车上的应用
随着节能减排要求的提高以及汽车电动化的加速,汽车轻量化成为汽车行业的发展潮流,推动着包括高强度钢、铝合金、工程塑料以及复合材料等在内的轻量化材料在汽车领域的应用。


连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)作为一种高强度、高刚性、高韧性、可回收的新型热塑性复合材料,与钢、铝合金相比,可以有相当的强度、重量更轻、能量吸收能力更高;与热固性复合材料相比,更易于加工,且环保可回收,在汽车轻量化设计中具有巨大的应用潜力,可替代部分金属材料和高端聚合物材料,应用于座椅靠背、前端模块、车门内板、保险杠等车身结构件、半结构件上。


名称

OEM

原材料

效益

座椅底板

通用欧宝Astra OPC

巴斯夫 Ultramid

生产出的座椅底板减轻了45%的重量

独立后排座椅外壳

奥迪A8

朗盛 Tepex® Dynalite

与钢板相比,重量减轻45%

座椅靠背骨架

上汽概念车

巴斯夫 Ultracom

重量与传统座椅相比减轻达20%,轻薄设计更为第二排乘客增加2.5厘米的膝部空间

越野车后排座椅


朗盛 Tepex® Dynalite

质量比类似钢结构轻40%以上,同时可承受加速载荷的撞击

前端模块

大众AtlasTeramont

朗盛 Tepex® Dynalite

比用钢板制成的嵌件约轻50%,CFRT嵌件区域可以承受更高的应力

轻量化A

保时捷

朗盛 Tepex® Dynalite

重量减轻了5kg

SUV前端支撑

梅赛德斯—奔驰GLE SUV

朗盛 Tepex® Dynalite


车门基板

福克斯

金发科技

与钢材及长纤维PP门系统相比,热塑性复合材料门系统相对减重大于30%

发动机底盘


朗盛 Tepex® Dynalite

重量比同等的钢材组件轻了60%以上,比相应的铝部件轻20%以上

悬架控制臂

PSA标致


重量减轻了50%

刹车踏板

保时捷、宾利欧陆GT

朗盛 Tepex® Dynalite

重量仅有传统钢制踏板的一半左右

门防撞梁

PSA标致雪铁龙

杜邦 Vizilon™

与超高强度钢(UHHS)相比,重量减少40%,能吸收更多的冲击能量

消声器隔热罩

宝马i8

朗盛 Tepex® Dynalite

确保部件在高温环境中不发生变形或失效,提高部件在冰冻温度下的强度和抗冲击性能

车轮觳插片

蔚来ES8 ES6

科思创 Maezio™

外观优质,稳定性好


除了上述应用外,随着技术的发展成熟,连续纤维增强热塑性复合材料正越来越多地被用作汽车轻量化设计中金属的替代品。下面我们来看看,近期连续纤维增强热塑性复合材料在汽车上的创新应用。


一、宝马ix前围板和后窗框架部件


早在2010年,宝马集团就在JEC World展会期间公布了其首款大量采用复合材料的电动乘用车,而在后面的i3、i8、7系设计中同样大量采用了碳纤维复合材料。

宝马iX则是宝马集团在大量采用复合材料的全电动设计方面取得的又一进展,在iX中,宝马集团整合了7系的Carbon Core与之前宝马i 系的全碳纤维的车身结构,它采用了多材料的车身结构,宝马集团将这种车身结构称作Carbon Cage。

侧框架、雨水槽、车顶框架、前围板和后窗框架的 CFRP 部件组合形成一个“Carbon Cage ”,在加固车身的同时,减轻重量并提高车辆的灵活性。而前围板和后窗框架部件采用全新方法由连续纤维增强热塑性塑料 (CFRTP) 制成。




这种CFRP-CFRTP的混合结构与同样的钢制部件相比,在提高刚性的同时还减轻了5 kg的重量,同时实现了宝马想要的简约外观,从而增加了乘员舱的宽敞感。


二、奔驰S级轿车驾驶辅助系统电池支架


在梅赛德斯-奔驰 S 级轿车的高级自动化驾驶辅助系统结构件中,采用朗盛Tepex® 连续纤维增强热塑性复合材料制造电池支架,为该系统的“智能驾驶”供电。

图片

据介绍,这款弓形支架由德国洛恩的Poeppelmann Kunststoff-Technik 公司制造,它的基材为聚丙烯基 Tepex® dynalite 104-RGUD600(4)/47%,制造方法是将复合材料的成型(悬垂)与注射成型相结合的两步法工艺。

采用复合材料可以使成品可比金属造的减重 40%,注塑成型步骤还可实现集成功能,不仅使安装支架变得更加容易,而且还可减少了传送运输工作。这些加工工艺有助于降低制造成本。且复合材料对车身和电池的金属部件是电绝缘的,大大降低了短路的风险。而由金属制成的组件需要额外的措施来防止短路。

三、梅赛德斯-奔驰S级轿车上的负载舱


朗盛Tepex dynalite连续纤维增强热塑性复合材料的一项新应用是制造安装在梅赛德斯-奔驰S级轿车上的负载舱,用于容纳 48V 车载电源电池。这种复合材料部件能够承受高机械应力,并且比同类金属板部件轻30%左右,可以防止电池在发生碰撞时穿透或损坏凹槽壁,同时确保负载舱的密封性。


图片

该部件采用混合成型工艺,坯料由基于聚酰胺6的Tepex dynalite 102-RG600(2)制成,并用两层连续玻璃纤维织物增强。朗盛的 Durethan 聚酰胺6用于注塑紧固件和加强筋。

图片

除了S轿车外,Tepex dynalite还应用于梅赛德斯-奔驰 C 级轿车的负载舱,用于容纳车载电源电池。轻质结构材料比金属轻得多,未来将在电动汽车安全装置、完整的电池系统外壳或引擎下可用的装载空间组件方面有巨大应用潜力。

四、东风汽车轻型卡车工具箱


SABIC与中国主要货车制造商东风汽车合作,开发出一种用于生产坚固而且轻量化的车载工具箱新型复合塑料混合解决方案。该应用混合了SABIC的 STAMAX™ 长玻纤聚丙烯树脂和一种连续玻纤复合层压嵌件,采用双色注塑工艺生产。与类似设计的钢制零件相比,采用该方案生产的成品零件重量减轻了30%,并有效提高了东风汽车的生产效率。

图片

SABIC的混合解决方案结合了 STAMAX 树脂与热成型复合嵌件,这款嵌件由连续玻纤增强热塑性复合材料生产商江苏奇一科技生产的单向玻纤增强聚丙烯带制成。

层压嵌件在放置入模具之前需进行预热,并在一次操作中与 STAMAX 树脂一同进行双色注塑成型。这一嵌件可提高零件关键区域的刚度和强度,从而实现薄壁几何设计,以此减轻零件重量。采用塑料复合解决方案生产的卡车工具箱重量减轻了约 30%(4-6kg),同时保证了应用所需的刚度、韧性和强度。

综上,高性能、低密度的连续纤维增强热塑性复合材料已成为汽车轻量化中极具潜力的材料之一,在汽车半结构、结构件上广泛应用。从材料上看,国外连续纤维复合材料产业日趋完善,应用相对成熟,而国内相关企业的产品也逐步得到汽车制造商的认可。从工艺上来看,大批量自动化,以及多工艺材料的复合生产技术,符合未来汽车行业轻量化与集成化设计的发展趋势。

注:文章信息来源于各公司新闻稿、网络资料


相关推荐
新型杜邦™eCool技术提升电动汽车冷却管路性能和可持续性
新型杜邦™eCool技术提升电动汽车冷却管路性能和可持续性
0
0
2
长三角碳纤维及复合材料技术创新中心揭牌
长三角碳纤维及复合材料技术创新中心揭牌
0
0
6
一文了解复合材料成型工艺
一文了解复合材料成型工艺
0
0
17
朗盛为Tepex复合材料系列增加新的可持续产品种类
朗盛为Tepex复合材料系列增加新的可持续产品种类
0
0
11
Strohm和赢创合作,将采用PA12的碳纤维热塑性复合管用于绿色氢气运输
Strohm和赢创签署了一份谅解备忘录(MoU),以开发和认证各自的热塑性复合管(TCP)技术和单向碳纤维PA12胶带在能源转型应用中的使用。
0
0
9
柯林斯航宇公司采取多种举措保持热塑性复合材料工艺世界领先地位
​柯林斯航宇公司生产了超过2000种不同的热塑性复合材料部件,目前有数百种部件处于合格状态,广泛用于机身、尾翼、机舱、飞行控制面板和舱门。这些部件用于20种不同类型的飞行器,涵盖了从宽体飞机到单通道飞机,从公务机到直升机等平台。
0
0
16
推动连续纤维增强热塑性复合材料快速增长的几大关键因素
热塑性连续纤维复合材料(Thermoplastic continuous fiber composites,TPC)是一种常用于制造结构的材料。这些材料重量轻、耐冲击、易于成型。
0
0
22
广东亚新复合材料汽车零部件基地项目奠基仪式
广东亚新复合材料汽车零部件基地项目奠基仪式
0
0
15
【干货】一文了解纤维增强热塑性复合材料的成型
一文了解纤维增强热塑性复合材料的成型
0
0
21
亚洲复合材料销量占全球市场约50%
​“亚洲复合材料市场是全球最大的市场”,JEC集团最近发布的一份报告《JEC观察者——2021-2026年全球复合材料行业的当前趋势》强调了这一点。中国占全球复合材料市场的30%,而亚洲其他地区占19%。
0
0
15
Hankuk Carbon和Dymag合作,扩大最先进的碳纤维复合材料轮毂的生产规模
先进复合材料制造商Hankuk Carbon Co Ltd.与以碳纤维复合材料轮毂闻名的Dymag建立了战略合作伙伴关系,以实现为汽车OEM厂商大规模生产最先进的高性能碳纤维复合材料轮毂。
0
0
23
阿科玛在2022 JEC展会上推出可回收和更有效的新型复合材料解决方案
作为复合材料领域的主要参与者,阿科玛将在今年的JEC展会上再次推出新的胶粘剂解决方案、先进的树脂并展示其半成品系列。所有的创新和产品系列都以同一目标为指导:为可持续发展的世界提供创新材料。
0
0
24
一文详细了解用于碳纤维增强树脂基复合材料的丝束扩展技术(全文典藏版)
一文详细了解用于碳纤维增强树脂基复合材料的丝束扩展技术
0
0
23
索尔维扩展汽车行业用复合材料产品组合并投资Xencor™ LFT 生产设施
​5 月 2 日 - 全球领先的特种材料供应商索尔维宣布了一项重要的扩产计划,以补充其用于汽车行业的广泛的复合材料组合。
0
0
23
三菱化学碳纤维增强热塑性复合材料中试装置投产
三菱化学株式会社(总部:东京都千代田区,社长:和贺昌之,以下简称“本公司”)新安装了一台碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的中试装置,现已投入使用。样品将从今年4月开始出货。
0
0
22
阿科玛ELIUM 树脂: 复合材料的突破性创新
Elium® 树脂是一项突破性创新。这种材料具有易于使用、性能优异、生产率高且可回收利用的特性。
0
0
40
非金属材料在汽车轻量化的应用
非金属材料在汽车轻量化的应用
0
0
40
连续性纤维增强热塑性复合板材及其应用
​连续纤维增强热塑性复合材料( Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic composites )是以热塑性树脂为基体,连续性纤维为增强材料,经过树脂熔融浸渍、挤压等工艺形成的高强度、高刚性、高韧性、可回收的新型热塑性复合材料。
0
0
37
瑞士Bcomp公司获得宝马3500万美元投资,旨在开发轻量化用天然纤维复合材料
近日,一批流动性和影响力风险投资基金(包括作为主要投资者的BMW i Ventures)完成了对瑞士公司Bcomp的3240万瑞士法郎(3500万美元)B轮融资投资。
0
0
24
三菱化学高新材料与AMAC合作开发欧洲热塑性复合材料业务
​4 月 11 日,三菱化学高新材料(MCAM)和由 Michael Effing 博士领导的咨询公司 AMAC 宣布合作,以加强和发展其在欧洲的复合材料业务活动。此次合作的重点将放在交通运输、电气和电子领域,以及体育和消费品领域。
0
0
42