超過50%的減重潛力，CFRP如何在汽車應用中發揮其潛在優勢
在汽車制造商們努力減輕汽車重量、以滿足美國公司平均燃油經濟性(CAFE)標準和歐盟CO2排放要求的進程中，碳纖維已成為他們用來應對這一挑戰的極具前景的材料選項之一。隨著碳纖維復合材料在汽車上應用的與日俱增，復合材料產業將迎來一個前途似錦的未來。而為重要的是，隨著需求的不斷變化以及環保法規的日益嚴厲，碳纖維復合材料行業將進入更廣泛的變革發展階段。因此，對于那些希望實現長期增強的公司而言，必須為響應這一重要發展趨勢而毫不延遲地開發新的戰略。
2015財年，汽車行業對碳纖維復合材料制品(如車頂板、車身框架和其他更多的部件)的需求量達到了24億美元的市值，預計未來這一市場將以17%的年均復合增長率增長，到2021年將達到63億美元。碳纖維復合材料的這一增長趨勢，很大程度上將歸結于豪華汽車、賽車和其他高性能汽車領域對碳纖維增強塑料(CFRP)的強勁需求。
與此同時，政府對燃油效率的管制，以及嚴厲的CO2排放法規，都正在迫使OEMs在不影響安全性的前提下制造更輕量化的汽車，比如，到2020年，歐盟限定的汽車CO2排放量是95g/km，而目前的監管門檻大約是132.2g/km。類似的，在美國，到2025年，CAFE法規要求一家OEM的轎車和輕型卡車的平均燃油效率要達到23.1km/L，而目前的平均值大約是11.6km/L。
顯然，這一挑戰為開發更強大且更輕質的汽車及其備件帶來了機遇。當Lucintel公司與汽車OEMs的工程師談論輕量化需求時，他們回應說，他們必須開發減重潛力達50%的汽車結構部件，因此，他們正在審視輕量化的材料，比如，在他們的產品設計中考慮使用先進的高強鋼(簡稱“AHSS”，抗拉強度超過780MPa 的鋼)、鋁、鎂和CFRP。然而，在所有這些材料選項中，唯有CFRP能夠提供超過50%的減重潛力。因此，這種先進材料正在受到高度的關注。目前，大多數的主流汽車制造商，如寶馬、梅賽德斯、福特和通用等，正專注于將CFRP用于批量生產的汽車中，以作為“滿足嚴格的政府法規要求”的一項措施。
顯然，汽車行業大的發展趨勢可能是：開發能使碳纖維部件用于量產汽車的變革技術和材料系統。未來，汽車產業的每一個環節，或者應用的類型，或者材料的類型，都不會采取同樣的方式。因此，供應商們需要開發適合的戰略以及相應的路線圖來推動他們的業務取得成功。 總之，對碳纖維復合材料的應用還在發展之中。因為終端用戶總是尋求更少的投入更大的回報、更卓越的質量和更高的安全性，因此復合材料行業必須為適應客戶需求的變化而提供相應的產品。當 Lucintel公司與汽車OEMs談及有關碳纖維應用的機遇時，所有的回答都是：他們將碳纖維看作是有前景的輕量化材料之一，但他們在應用時面臨著許多的挑戰。以下是碳纖維復合材料行業需要重點應對的4大挑戰，所有這些挑戰，都與“每個部件的成本”相關聯。碳纖維復合材料行業要想在未來實現更大的增長和盈利，必須解決好這4大難題：
1. 降低纖維成本：碳纖維原材料價格的降低，是確保CFRP部件能與鋼和鋁部件相競爭的關鍵。高昂的碳纖維價格，限制了其在許多應用中發揮自身的潛在優勢，比如, 汽車OEMs能接受的碳纖維價格是5~7美元/磅，而目前滿足汽車應用的碳纖維價格大約是8~15美元/磅。
2. 變革技術：針對碳纖維的應用，汽車行業更多地關注于自動化、模擬仿真和快速的生產節拍這3方面的技術，以此來降低部件的制造成本。他們對更快速、更成熟的復合材料技術有著較高的需求，目標是實現1~2分鐘的生產節拍來滿足量產的需求。然而，目前市場中大多數用于碳纖維復合材料部件的生產工藝都較慢，通常需要花費幾分鐘的時間。因此，需要提高自動化程度，同時需要開發適合的材料系統和技術，只有這樣，才能使碳纖維復合材料廣泛為大眾市場所接受。
3. 回收：如果CFRP將在主流汽車中得到應用，那么解決復合材料部件的回收問題就顯得比以前更加迫切。比如，出于對政府法規的關切，如歐盟的汽車報廢指令，在回收問題得到解決之前，汽車制造商們是不會在主流車型中采用復合材料的。
4. 維修：維修是應用復合材料的一個巨大挑戰。只有當修復問題得到有效的解決，CFRP才能被大批量的汽車平臺廣泛接受。汽車OEMs解釋說，對于鋼和鋁，他們已經開發了很好的維修技術，但用于維修CFRP部件的技術還沒有開發出來。
總之，Lucintel公司預計，復合材料行業未來發展的重點將是汽車行業。因此，要想化挑戰為機遇，確保未來的盈利性增長，OEMs、一級供應商和材料供應商們不能簡單地采用傳統的方式，他們需要認真審視機遇并調整行動的優先順序，部署適當的投資和資源，并為執行這些戰略目標而開發新的技能和技術。如果產業鏈中的所有主要參與者——OEMs、部件制造商和材料供應商都聯合起來，CFRP 的未來一定是光明的。
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