汽车市场进入减重降本时代,为塑料行业提供大量机会

发表于: 2019年4月18日

密歇根大学材料科学与工程及机械工程的教授Alan Taub在发言中说道:“我坚信碳纤维复合材料是最终赢家”。

随着汽车制造商和供应商越来越感受到减轻重量和降低成本的压力,为新材料和新工艺在汽车行业的应用提供了大量机会。

但Antec的三位发言人表示,要实现这些目标,需要采取多种方法,比如借鉴以往的战略,寻求多种材料的应用,以及OEM、材料供应商和零部件制造商之间持续的合作。

“如果你不观察身在何处,就不知道要去往何方。在很长一段时间里,业内没有人关心重量问题。”密歇根大学材料科学与工程以及机械工程教授Alan Taub告诉与会者。

Taub也是LIFT(面向未来轻量化创新中心)的高级技术顾问,LIFT是一家公私联营机构,专注于开发先进的轻量级材料和制造方法。在3月18日的主题发言中,他对汽车行业使用钢铁、木材、铝、塑料等材料的历史进行了概述。

“几十年来,人们的关注重点一直是汽车的速度和外观。”Taub说道,“没有人谈论可持续性,也没有人谈论对环境的影响。”

但如今,关注重点发生了变化。

“我们已经进入了一个真正的减重时代。”他说道。

燃油经济性的提高主要来自发动机和传动性能的改善,以及部分和全面电气化的引入,但据Taub称,约15%来自于减重。

“根据经验来看,如果汽车重量减轻10%,则燃油经济性可以提高6%。”他说道,并补充表示实现减重的第一步是改进设计。

这不仅包括改进机械设计配置,还包括使用在轻量化特性方面经过多年改进的材料来替代传统材料。

采用复合材料

Taub认为,人们的传统观念中,汽车应采用单一材料制造而成。如今,人们用合适的方式生产合适的材料,并将材料应用于汽车的合适部位。

他表示,“我们的设计师知道如何做到这一点,我们的工厂经理也不再害怕这样做。”

例如,Taub使用低碳钢作为基准并表示,曾经高强度钢的减重上限为15%,但如今可以达到25%。玻璃纤维增强复合材料的减重在30%的范围内。

Taub对塑料行业的人士也有一些直言不讳的说法,因为福特的铝车身F-150皮卡在2018年创下了销售纪录。“我不想这么说,但到目前为止,在竞争中它仍然更胜一筹。”他在谈到铝时说道。

Taub认为,碳纤维增强复合材料可以为汽车行业提供重量极轻的汽车,但成本和制造工艺的高能量密集性等严峻障碍仍待打破。

“我们在哪个阶段?”他问道。“当前市场上的材料商希望保持其市场份额。”

未来展望

Ryntz & Associates LLC总裁Rose Ryntz表示,减重和轻量化观念已经在汽车行业存在了很长时间。

她说道,“这是过去10年里的目标。现在这是一种期望,而且大多数原始设备制造商不用为减重付出代价。”

Ryntz认为,如果一辆车的平均整备重量约为3700磅,这辆车的重量必须再减少560磅左右,才能达到2025年54.5英里/加仑的标准。

“不可能完全采用塑料。”她说道。

要进一步减轻重量,需要利用多种材料,包括将铝和高强度钢的金属合金与塑料一起结合使用。

Ryntz去年辞去了国际汽车零部件集团(International Automotive Components Group)高级开发和材料工程副总裁一职,该集团是一家全球仪表板、中控台和车门装饰件供应商,她谈到了聚丙烯和热塑性聚烯烃(TPO)在室内外应用方面的进展。

“就汽车后视镜而言,集团已经采用了聚碳酸酯型基板。我们已经使用了TPO材料——目前仍应用于侧视镜中。”她说,“我们要去往何处?未来集团将不再生产此类侧视镜。我们将使用更精细的材料,包括多层结构、各种胶粘剂、从PVC到TPO再到天然皮革的各类材料。”

在全球汽车供应商麦格纳国际公司旗下的麦格纳外饰业务部,原始设备制造商、材料供应商和零部件制造商之间的合作,为多项轻量化开发提供了支持,比如降低面板和外饰件的壁材密度。

但全球外饰产品线总监Mark Pilette表示,合作进程还需继续。

“我们需要进一步推动材料的发展。”他在一次关于推动外饰件创新和材料合作的会议上说道。

减阻和扩大电动汽车使用范围一直是麦格纳的一个关注重点,尤其是在消费者对汽车的喜好偏向SUV和CUV之际。他表示,事实上,目前生产的汽车中有一半以上装有舱门或后举升门。

“CUV和SUV的这种趋势为减轻汽车的重量提供了越来越多的机会。”Pilette说道。“举升门曾经采用大量的金属制作,如今,人们专注于使用替代材料解决方案来减轻其重量。”

目前,已售出的部分汽车已经装配了麦格纳的热塑性举升门,包括2019年的Jeep Cherokee。据Pilette称,该公司希望用TPO或其他轻质材料替换更多的车身面板,包括车门和发动机罩。

“汽车外观会有所不同,但其仍需具有美观的外形和饰面,而先进的塑料将帮助我们实现这一目标。”他说道。


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