不斷拓展的復(fù)合材料應(yīng)用

寂靜天花板

據(jù)市場調(diào)研公司Lux Research的報(bào)告,，汽車上復(fù)合材料用量到2020年將達(dá)到60億美元,，雖然汽車行業(yè)對成本的要求較嚴(yán)格,，但是這樣阻止不了其發(fā)展的態(tài)勢，屆時,，汽車產(chǎn)業(yè)對該材料的用量將超過航空制造業(yè),。
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  l, L. h) }5 a4 x5 J  l/ Y! [/ {“汽車行業(yè)對復(fù)合材料的一些主流應(yīng)用將提升該材料的用量，使其他行業(yè)對復(fù)合材料的需求顯得微不足道,，不過,，想從這中間分一杯羹的公司要在市場拐點(diǎn)來到之前就找到自身的定位，否則將要付出巨大的代價(jià)進(jìn)行收購兼并,，”該報(bào)告指出,。
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7 E7 _$ H( \' r鑒于此，碳纖維供應(yīng)商——東麗旗下美國卓爾泰克公司（Zoltek）計(jì)劃從2016年4月開始將其位于墨西哥Jalisco州的工廠年產(chǎn)能提升一倍至4535 噸,。該工廠與另外一家位于匈牙利的工廠生產(chǎn)大絲束纖維,。據(jù)該公司稱，隨著汽車結(jié)構(gòu)件對大絲束纖維需求的不斷提升,，到2016年初,，市場將出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。大絲束纖維擁有超過4萬根纖維絲,，適用于制造汽車增強(qiáng)部件,。

為了應(yīng)對市場不斷增長的需求，卓爾泰克稱其到2020年將大幅提升目前大絲束纖維的年產(chǎn)量,，在目前11800噸的基礎(chǔ)上翻番,。的確，從今年的法蘭克福車展上也可看出碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用逐漸拓展到新的領(lǐng)域,，比如新寶馬7系鋼制一體式車身采用的結(jié)構(gòu)型加強(qiáng)件,。寶馬公司的碳纖維由其旗下子公司——西格里集團(tuán)提供�,！拔覀兊奶祭w維產(chǎn)品在新一代寶馬7系上的應(yīng)用是碳纖維材料在汽車工業(yè)中實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量應(yīng)用的又一個里程碑，”西格里集團(tuán)CEO Jürgen Köhler 說道,。


蘭博基尼在其Aventador 車型的儀表盤包圍上采用了鍛造復(fù)合材料技術(shù),，不僅降低了重量還提供了獨(dú)特的外觀感受,。

7 j& V8 U4 r6 d+ B  `$ q& a) sKöhler也贊同Lux Research公司持有的要占據(jù)市場先機(jī)的觀點(diǎn),�,！霸撚�(jì)劃進(jìn)一步突出了碳纖維在汽車行業(yè)中的巨大潛力，同時也表明了西格里集團(tuán)對整個價(jià)值鏈的長期投入開始得到回報(bào),，”他說道,。

短切纖維的靈活性

法蘭克福車展的另一個碳纖維應(yīng)用亮點(diǎn)是蘭博基尼公司在Aventador Super Veloce Roadster跑車上采用的鍛造復(fù)合材料零部件。蘭博基尼研發(fā)總監(jiān)Maurizio Reggiani在現(xiàn)場介紹了鍛造碳纖維在這款車上的應(yīng)用,，比如儀表板包圍,，并表示這是一項(xiàng)全新的應(yīng)用。

他指出,，鍛造復(fù)合材料采用短切纖維,，而不是預(yù)浸漬織物，其優(yōu)勢體現(xiàn)在成本和易成形方面,�,！安捎玫氖堑蛪赫婵展に嚕�而不是高��,，”Reggiani說道,。
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道奇Viper 車型的減震支架采用了碳纖維材料，不僅強(qiáng)度更高,，重量也更輕,。

% z, j- z" _, c! S: a& P2 [鍛造復(fù)合材料相對較重，而且沒有傳統(tǒng)碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度高,，但是其成本低,，且靈活性高,。但是這并不意味著這種材料更差,，只不過工藝不同而已,。Reggiani稱,，在某些方面，這種材料還有其優(yōu)勢,。比如說,，纖維的隨機(jī)分布讓每個部件的外觀都不同,�,！霸谀承┣闆r下,，其所實(shí)現(xiàn)的外觀還是非常有特色的�,！�

; ~1 k+ ]& @- ?此外，對于復(fù)合材料來說還有一個鉆孔裝配的問題,。在傳統(tǒng)碳纖維復(fù)合材料部件上鉆孔會切斷絲束,，影響部件的強(qiáng)度,。而對于短切纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料來說，這個問題就不復(fù)存在,。
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隨著蘭博基尼在鍛造復(fù)合材料技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,，該公司還在逐漸縮小鍛造復(fù)合材料和傳統(tǒng)復(fù)合材料在重量方面的差距�,！巴ㄟ^設(shè)計(jì)的優(yōu)化，這兩種材料在重量上也越來越接近了,，”他指出。

為什么一定要采用段造型復(fù)合材料,？因?yàn)檫@種材料的生產(chǎn)周期大大短于傳統(tǒng)復(fù)合材料,。他說道：“如果采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)一個部件需要100個小時的話,，采用鍛造的方式生產(chǎn)的部件只需要8個小時,�,！�
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) |6 c3 c4 u# p* N5 Z傳統(tǒng)工藝的進(jìn)步
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傳統(tǒng)碳纖維材料的成本也在下降,。據(jù)菲亞特- 克萊斯勒汽車Viper項(xiàng)目經(jīng)理Mike Shinedling稱,，碳纖維曾經(jīng)的價(jià)格為每磅50美金,，今天克萊斯供應(yīng)商Plasan Composites公司采用的東邦碳纖維的成本僅為8美元/磅,。
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' t2 E* ?' j2 i0 l% }他解釋道,，隨著時間的發(fā)展,，Viper車型已經(jīng)從當(dāng)初零碳纖維用量到今天大部分車身都采用碳纖維制作。該車型第二代車型尾翼采用了碳纖維,，第三代在車門框架上和第三代A柱區(qū)域又增加了碳纖維加強(qiáng)筋,。到第五代車型時,，大多數(shù)外車身都采用了碳纖維,。碳纖維的使用讓現(xiàn)在的車型比第一代車型在重量上得到了大大減輕,。
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0 P; @9 f" V$ |! E科思創(chuàng)Baypreg 行李箱地板具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的優(yōu)勢,。
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0 m8 |: s  I: Q/ N“其他同時期的車型在重量上都在逐漸增加,，”Shinedling指出,。大約45-55kg的重量減輕都?xì)w功于碳纖維材料的使用,。
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碳纖維車身不僅幫助降低了重量，它還為一些部件提供了額外的強(qiáng)度,，比如尾翼和前擾流板,，這些部件在車輛高速行駛時為車型施加了非常大的力,。
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- w7 y; O! k; d, o5 K% M2 r相對通過傳統(tǒng)熱壓罐方式生產(chǎn)碳纖維部件所花費(fèi)較長的時間來說，Shinedling也傾向于選擇生產(chǎn)周期更短的工藝,。但是對于像Viper這樣低產(chǎn)量的車型來說,，這些工藝需要制作的模具所帶來的成本似乎也不合理。
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“我們也在努力縮短周期時間，但是這是模具成本和單件成本之間的平衡,，”他說道。

不過未來的項(xiàng)目或許會考慮周期時間的問題,，而且Viper項(xiàng)目組所積累的材料經(jīng)驗(yàn)對克萊斯勒嘗試其他可能的工藝時將起到非常關(guān)鍵的作用,。

, K. w" U/ L2 F$ r0 S* L) b“這對我們來說是一個很好的測試和試驗(yàn)的機(jī)會,，當(dāng)時機(jī)到了的時候我們就可以將其應(yīng)用到其他車型，”他說道,�,！拔艺J(rèn)為有這樣一款車型讓我們也有機(jī)會建立了一個核心的團(tuán)隊(duì)。他們隨時都可以參與到其他項(xiàng)目中,，而這些項(xiàng)目很可能是一些產(chǎn)量較高的車型,。”

2 q6 ?9 x; m' R; O! O' {2 [+ f復(fù)合材料三明治
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- [: M# U1 A! J7 Y. M2 G- Q科思創(chuàng)（前拜耳材料）專家指出,，汽車內(nèi)部還有很多減重的機(jī)會,，這可以通過他們的材料比如Baypreg來獲得。這是一種復(fù)合材料蜂窩三明治玻纖氈夾層結(jié)構(gòu)材料,，可以用于車頂或行李箱地板中,。

6 @5 f  L- Z. M3 T“OEM客戶最關(guān)注的一個問題就是重量，”科思創(chuàng)工業(yè)市場經(jīng)理Nate Goshen說道,�,！叭绻�你能夠減去30-50% 的重量，他們就感興趣了,�,！�

5 J" [8 w7 T  s9 u/ l4 M此外，汽車的一些把手或其他附件可以通過設(shè)計(jì)整合到一個部件上,，這樣就減少了零部件的數(shù)量,，同時節(jié)省了組裝的工時,。

9 p! l/ ]. Q8 O7 e1 G* s+ l$ wBaypreg材料有許多可變參數(shù)，比如蜂窩的厚度,、樹脂的化學(xué)性以及纖維玻璃夾層的重量等都可以通過改變來滿足實(shí)際應(yīng)用中對部件厚度,、重量以及強(qiáng)度的不同需求。
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4 h6 o( N8 j/ l  i& \& \) `“你可以對材料的化學(xué)性進(jìn)行調(diào)整,，”Goshen說道。此外,，這種材料是熱固性的，因此在加工中是不會收到熱量的影響而產(chǎn)生分解的現(xiàn)象。

復(fù)合材料的應(yīng)用正在逐漸滲透到汽車的各個部件中，包括結(jié)構(gòu)件和外觀件,，這也不難看出為什么這個市場將迎來強(qiáng)勁的發(fā)展,。
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天天天藍(lán)_

替代鋼鐵的新型材料正在浮現(xiàn),，我希望快一點(diǎn)