復合材料在汽車上應用的相關發展建議
前面所述多為國際情況,國內汽車上所用甚少。筆者曾多次參加國內相關會議,會上常有復合材料在汽車上應用的報告,但涉及的多為玻璃鋼方面的情況,鮮有先進復合材料方面的情況,國內主要的汽車制造商對該方面的情況現在應該有些初步了解,但行動不多,實際應用甚少,有些甚至還是空白。復合材料界的同仁對此已有一定認識,并開始宣傳推動,但雙方尚缺乏進一步的聯合和行動,遠落后于國外的情況。據2009年11月29日新聞報導,溫家寶總理在上海視察的電動汽車即為 “碳纖維概念電動車”,但不知研制詳情,為切實推進我國汽車工業領域應用先進復合材料的進程,結合國內的實際情況,特提出如下的相關發展建議。
1.要提高思想認識,要以開放的思想,前瞻的眼光,創新的思維,充分認識先進復合材料在汽車領域應用的重要意義和光明前景,只有如此才會有積極的行動和切實舉措,以跟上該領域迅速前進的步伐。在該問題上,要充分吸取當年航空領域對上業已迅猛發展并存在的“飛機結構復合材料化”認識滯后,特別是有決策權力的高層領導認識滯后所導致的在這一重要領域嚴重落后的現實的經驗教訓。提高認識要輿論先行,業界同仁要責無旁貸地做好宣傳推動工作。
2.復合材料及碳纖維產業界要充分注意和汽車產業界的密切結合。只有兩者在認識上達成共識,行動上步調一致,通力合作事情才有可為。事實上我國發展復合材料產業已有40多年的功史,多年來也取得一些可觀的成果和進步,各機種上的應用不斷擴大,近期飛的J-20隱身戰斗機先進復合材料應用取得突破性進度,量上甚至超過F22的水平。上60%以上的復合材料體育用品均出自大陸,的復合材料產業在亦占有一席之地。汽車工業要充分注意學習、利用和借鑒這些經驗和成果,在此基礎上前進會收事半功倍之效。
3.材料特別是碳纖維是該項技術的重要基礎,國內要注意解決既滿足性能要求又成本較低的碳纖維研發與供應。碳纖維的研制是一項高技術,特別是其中的原絲技術,過去我國長期不過關,95%以上依賴進口、受制于人。近幾年領導的重視,加大投入,努力攻關,有了突破性進展,為汽車工業的應用提供了前提條件。但國產碳纖維還存在著一系列不足和問題,如性能還不夠高、質量還不夠穩定、品種還不夠多、成本還不夠低,尚需改進,以滿足汽車工業大規模、低成本的生產需要。據知國內有關方面亦在大力研發低成本的碳纖維,先用在汽車領域。成本在100元/kg以下的碳纖維不久即可問世,但其是瀝青基的,不是PAN基的。
4.恩想上要牢記制造是關鍵,低成本技術的核心是低成本的制造技術,先進復合材料能否在汽車上成功應用關鍵是低成本制造技術的發展。除前述之FLT、RTM和整體成形幾項技術外,還應適當注意發展汽車復合材料的自動化制造技術。有別于飛機和艦船,汽車構件一般較小,但個別零件形狀復雜,應注意發展適合其所用的RTM的自動化預成形技術,如自動編織和針織縫紉技術,自動切割下料、自動鋪帶、自動鋪絲專項技術以及自動化的無損檢測技術。此時生產設備要求改造,可能需要一定的投資,但只有如此才能適應汽車工業大規??旖萆a制造的需要。
5.設計包括計算分析、試驗驗證等是復合材料技術中極重要的方面之一,起牽頭作用的設計如果“硬”不起來,應用這條龍是舞不起來的,擴大汽車領域先進復合材料應用就是一句空話。前面講設計已走向規范化,成熟化,這主要是指國外,國內尚非如此,某種程度講差距還很大。航空航天領域如此,估計汽車領域情況尤甚,汽車工程師可能對先進復合材料更不熟悉,對其特有的設計、分析方法更不掌握,特別是缺乏專有的設計分析軟件和材料性能數據庫。因此要注意設計領域的技術建設,加強相關的基礎預研工作,發展或引進設計和分析軟件,積累經驗和數據,為應用提供堅實可靠的技術支撐。
6.汽車領域在重點發展新能源汽車,有重大商機,據知到2015年上要有500萬輛新能源汽車,也計劃達到100萬輛,為此“十二五”期間財政擬投入500億作為該項目研發和產業化的專項基金。其實新能源汽車減重的需求尤為迫切,如電動汽車講求一次性充電行駛的里程要長,有研究表明車體每減重30%,行駛里程可增加33%,這就要求車體結構要輕。其次其上的電池,電機等增重亦有待車體減重予以平衡下來。對汽車來講新能源和輕結構的結合是極為重要的發展方向,絕對有無限光明的發展前景!
7.從可持續發展的角度出發,要求重視解決到期報廢產品的回收再利用問題。從現在就應著手組建專門的研究機構、相應企業,研究解決這一問題。只有解決了回收再利用的問題,才會為汽車領域大規模應用復合材料掃清障礙。汽車構件一般尺寸較小,可能回收的長纖維不多,但可制成短纖維或磨碎,用于建筑等領域,須知碳纖維總產量中原就有14%的纖維以短纖維形式應用。
1.要提高思想認識,要以開放的思想,前瞻的眼光,創新的思維,充分認識先進復合材料在汽車領域應用的重要意義和光明前景,只有如此才會有積極的行動和切實舉措,以跟上該領域迅速前進的步伐。在該問題上,要充分吸取當年航空領域對上業已迅猛發展并存在的“飛機結構復合材料化”認識滯后,特別是有決策權力的高層領導認識滯后所導致的在這一重要領域嚴重落后的現實的經驗教訓。提高認識要輿論先行,業界同仁要責無旁貸地做好宣傳推動工作。
2.復合材料及碳纖維產業界要充分注意和汽車產業界的密切結合。只有兩者在認識上達成共識,行動上步調一致,通力合作事情才有可為。事實上我國發展復合材料產業已有40多年的功史,多年來也取得一些可觀的成果和進步,各機種上的應用不斷擴大,近期飛的J-20隱身戰斗機先進復合材料應用取得突破性進度,量上甚至超過F22的水平。上60%以上的復合材料體育用品均出自大陸,的復合材料產業在亦占有一席之地。汽車工業要充分注意學習、利用和借鑒這些經驗和成果,在此基礎上前進會收事半功倍之效。
3.材料特別是碳纖維是該項技術的重要基礎,國內要注意解決既滿足性能要求又成本較低的碳纖維研發與供應。碳纖維的研制是一項高技術,特別是其中的原絲技術,過去我國長期不過關,95%以上依賴進口、受制于人。近幾年領導的重視,加大投入,努力攻關,有了突破性進展,為汽車工業的應用提供了前提條件。但國產碳纖維還存在著一系列不足和問題,如性能還不夠高、質量還不夠穩定、品種還不夠多、成本還不夠低,尚需改進,以滿足汽車工業大規模、低成本的生產需要。據知國內有關方面亦在大力研發低成本的碳纖維,先用在汽車領域。成本在100元/kg以下的碳纖維不久即可問世,但其是瀝青基的,不是PAN基的。
4.恩想上要牢記制造是關鍵,低成本技術的核心是低成本的制造技術,先進復合材料能否在汽車上成功應用關鍵是低成本制造技術的發展。除前述之FLT、RTM和整體成形幾項技術外,還應適當注意發展汽車復合材料的自動化制造技術。有別于飛機和艦船,汽車構件一般較小,但個別零件形狀復雜,應注意發展適合其所用的RTM的自動化預成形技術,如自動編織和針織縫紉技術,自動切割下料、自動鋪帶、自動鋪絲專項技術以及自動化的無損檢測技術。此時生產設備要求改造,可能需要一定的投資,但只有如此才能適應汽車工業大規??旖萆a制造的需要。
5.設計包括計算分析、試驗驗證等是復合材料技術中極重要的方面之一,起牽頭作用的設計如果“硬”不起來,應用這條龍是舞不起來的,擴大汽車領域先進復合材料應用就是一句空話。前面講設計已走向規范化,成熟化,這主要是指國外,國內尚非如此,某種程度講差距還很大。航空航天領域如此,估計汽車領域情況尤甚,汽車工程師可能對先進復合材料更不熟悉,對其特有的設計、分析方法更不掌握,特別是缺乏專有的設計分析軟件和材料性能數據庫。因此要注意設計領域的技術建設,加強相關的基礎預研工作,發展或引進設計和分析軟件,積累經驗和數據,為應用提供堅實可靠的技術支撐。
6.汽車領域在重點發展新能源汽車,有重大商機,據知到2015年上要有500萬輛新能源汽車,也計劃達到100萬輛,為此“十二五”期間財政擬投入500億作為該項目研發和產業化的專項基金。其實新能源汽車減重的需求尤為迫切,如電動汽車講求一次性充電行駛的里程要長,有研究表明車體每減重30%,行駛里程可增加33%,這就要求車體結構要輕。其次其上的電池,電機等增重亦有待車體減重予以平衡下來。對汽車來講新能源和輕結構的結合是極為重要的發展方向,絕對有無限光明的發展前景!
7.從可持續發展的角度出發,要求重視解決到期報廢產品的回收再利用問題。從現在就應著手組建專門的研究機構、相應企業,研究解決這一問題。只有解決了回收再利用的問題,才會為汽車領域大規模應用復合材料掃清障礙。汽車構件一般尺寸較小,可能回收的長纖維不多,但可制成短纖維或磨碎,用于建筑等領域,須知碳纖維總產量中原就有14%的纖維以短纖維形式應用。










































