【汽車】可持續的汽車復合材料制造

 

 

汽車技術供應商Forvia分享了可持續發展目標和最近的發展,這些目標旨在生物基和回收材料,并增加氫罐生產以實現清潔出行。

 

Forvia法國工廠的儲氫罐生產

作為其實現氫動力出行戰略的一部分,Forvia位于法國阿連杰的新氫罐生產設施(如圖)的目標是到2030年每年生產100000個IV型罐。

汽車技術供應商Forvia(法國南特)成立于2022年,由汽車技術公司Faurecia和Hella合并而成。在2024年消費電子展(CES)前的新聞發布會上,Forvia首席執行官帕特里克·科勒(Patrick Koller)概述了公司的一些可持續發展目標和舉措,強調公司的目標是到2045年實現運營凈零碳排放,初步目標是到2030年減排40%。

科勒說,Forvia的戰略是三管齊下的:通過模塊化減少汽車總成所需的部件數量,為某些應用遷移到回收和或生物基材料,并為許多部件引入回收和再利用場景。

科勒提出的模塊化解決方案的兩個例子是座椅和內飾,據報道,與目前的做法相比,每種解決方案都能顯著減少二氧化碳排放(模塊化內飾設計高達86%)。這一節省來自于范圍3排放量的減少——或下游供應鏈以原材料、工藝和相關能源使用的形式產生的排放量——通過引入使用較少整體材料、較少整體組件、僅使用一種類型材料的設計,以及實施一定比例的回收或生物基材料。

 

福特汽車模塊化座椅概念

Forvia聲稱,其模塊化、可持續的汽車座椅概念將更容易組裝和拆卸,從而簡化維修和可回收性。

隨著越來越多的生物基和再生成分被添加到材料配方中,科勒指出,生成人工智能將是預測材料特性和確保材料質量一致的關鍵。

逐步發展為氫動力出行

科勒介紹,Forvia專注于在輕型和重型商業市場上實現氫動力汽車的技術。到2030年,Forvia的目標是,在同等電量的情況下,一個完整的氫罐系統的成本將相當于一個電池組。

目前的目標是在其位于法國阿連杰的清潔移動工廠增加IV型700巴氫罐的產量,該工廠于2023年10月投入運營。根據該公司2024年2月公布的2023財年業績,目標是到2030年達到每年10萬輛儲罐的滿負荷。

Allenjoie工廠加入了Faurecia在中國和韓國的氫罐設施,并計劃在不久的將來擴展到北美。

 

Forvia展示的氫溶液

Faurecia Hydrogen Solutions旨在擴大氫氣生態系統,預計2024年將在北美宣布新客戶和即將投產的生產設施。

雖然IV型(帶聚合物內襯的復合材料)儲罐是該公司目前的重點,但III型(帶復合材料外包裝的金屬內襯儲罐)儲罐也是為亞洲市場建造的,所有V型復合材料儲罐的研發工作正在進行中。這些罐既可用于氫燃料電池,也可用于改裝的氫內燃機(ICE- internal combustion engine)車輛。

Faurecia Hydrogen Solutions北美副總裁尼克·米勒(Nick Miller)表示,在該公司的每個工廠,纏繞過程都是高度自動化的,旨在提高產量,包括過程中無損檢測(NDT)。

關于市場,米勒解釋說,在北美,主要興趣首先是5-8級中型/重型卡車,他說,這些客戶目前更喜歡氫ICE汽車,而不是氫燃料電池或電池電動汽車。歐洲市場看到了輕型卡車和廂式貨車等小型汽車的更多機會,而亞洲(特別是中國)對所有公交車和卡車類別的氫動力汽車都表現出了全面的興趣。他補充說,一般來說,電池將是乘用車的首選方法。

米勒解釋道:“氫ICE是一種受歡迎的過渡站。”。“它比燃料電池更便宜,也更容易實施——對現有ICE車輛的改動更少。這是一項偉大的橋梁技術。”與常規ICE車輛相比,氫ICE車輛的排放量也更低,效率更高。燃料電池是“最環保”的整體能源類型,因為它們不產生排放,效率最高,需要“更復雜的過渡”,而且更昂貴。

Faurecia hydrogen Solutions的工程總監查爾斯·沙佩爾(Charles Shappell)補充道:“我們的客戶通常會測試純電動汽車(電池電動汽車)與氫ICE與燃料電池的對比,看看什么最適合他們。”。

今年,Forvia預計將宣布新客戶以及未來的北美氫罐生產設施。

此外,沙佩爾補充道,“可持續發展,特別是建造可回收罐,是我們的一大目標。”Faurecia氫氣部門實現這些目標的一種方法是與MaterieAct部門合作。

MateriaAct:減少碳纖維、塑料的碳足跡

MaterieAct是一個研發部門,于2022年11月在法國里昂成立,旨在開發、生產和銷售碳足跡比傳統材料低85%的材料。該設施目前設有一個內部實驗室和試驗車間,同時還設有初創公司。

MaterieAct北美可持續原料主管阿基姆·哈勒夫(Akim Khalef)解釋說,該部門分為三個部門:化合物、箔和碳纖維。

化合物部門正在努力配制聚氨酯、ABS、TPU等樹脂,這些樹脂的回收率高達60%(來自消費后或工業后廢物)或生物基含量高達90%。這些化合物被開發為用于注射成型的顆粒,或者作為填充材料。“我們總是要注意不要犧牲質量和機械性能,” 哈勒夫指出。正如科勒所說,MaterieAct使用人工智能對材料特性進行精確建模和預測。該公司表示,到目前為止,已經測試了400多種新材料配方。

 

MateriaAct的目標之一是創新Forvia的NAFILean大麻纖維/聚丙烯產品,用于汽車內飾,包括將生物質廢物整合到回收塑料中,以及增加硬度或可見零件A級表面的新型NAFILeanVision(如圖所示)

該部門還致力于新型NAFILean大麻纖維/聚丙烯材料的研發,包括更硬的版本和具有可見天然纖維的a級表面版本。

哈勒夫說:“最終目標是發展這些材料的美國供應鏈。”。為此,MateriaAct最近宣布與PCR Recycling成立一家名為MateriaActDallas的新合資企業,目標是加快回收化合物在北美的開發和交付。這家新成立的公司將收集原料,回收、精煉、配制和復合,以提供符合汽車制造商嚴格要求的回收聚合物。

MaterieAct的箔材部門正在開發生物基材料,用作汽車內飾的箔材或“皮”,使用菠蘿葉纖維等創造性原料。

碳纖維部門致力于支持Forvia品牌——“我們主要致力于低二氧化碳足跡的碳纖維,以支持氫罐生產,” 哈勒夫說,“其足跡比傳統纖維低50%。”

 

Forvia材料部門的生物基碳纖維

MaterieAct的一個目標是生產由生物基前體制成的低碳足跡碳纖維,以及生產能耗較低的纖維。

MaterieAct使用什么技術?雖然該公司還不能透露太多細節,但哈勒夫表示,“我們正在從原材料和工藝的角度進行研究。”在工藝方面,該公司正在研究一種能源密集度較低的碳纖維生產工藝,也使用可再生能源生產所用能源,同時還旨在提高產量。該公司還在使用生物基前體開發碳纖維。

時間表是什么?“我們的目標是在2028年推出我們的第一批產品,” 哈勒夫說。“當然,我們的目標是供應碳纖維供我們自己在氫罐中使用,但最終我們也希望供應給普通市場。”

短期內,該公司還表示,其目標是到2025年將MaterieAct分支機構的員工人數增加到400人,到2030年實現銷售額超過20億歐元。

更可持續的汽車內飾材料

Forvia的Interiors部門與MateriaAct攜手合作,也致力于開發、驗證和在其生產部件中使用更多可回收和生物基材料,并幫助指導Materiaact優先考慮哪些配方。

當然,Forvia的一些內部部件已經使用了生物復合材料,尤其是正如科勒所指出的,在中等價位的汽車中。該公司的可壓縮成型天然纖維增強聚丙烯(NFPP- natural fiber-reinforced polypropylene)材料于2003年推出,其大麻纖維復合材料NAFILean產品線于2011年推出,目前已用于900多萬輛汽車。

Forvia的高管們表示,這只是該公司《物質法案》計劃的開始。該公司還在探索大麻纖維的新原料和供應商,預計到2025年將在市場上推出新的NAFILean產品。

原文見,《 Forvia moves toward more sustainable automotive composites manufacturing 》 2024.3.28

楊超凡 2024.3.29