新能源, 輕量化, 汽車工業發展的必由之路. 近年來, 輕量化的要求給汽車行業帶來了翻天覆地的變化. 隨著油耗, 排放法規的不斷嚴苛, 節能與新能源汽車規模市場化應用, 汽車行業不論是產業結構, 技術體系還是市場需求方面都在不斷髮生變革, 輕量化技術與應用隨之迎來窗口期.
2018年7月12-13日, 由齊齊哈爾市人民政府主辦, 中國汽車工程學會, 中科院北京化學所, 大連理工大學等單位協辦, 興科控股有限公司等單位承辦的汽車輕量化技術與清潔能源電能供熱研討會在齊齊哈爾召開, 權威專家對碳纖維輕量化產業現狀, 發展布局, 未來趨勢進行剖析. 其中, 行業大咖們的闡述與傳遞出的資訊同時為汽車的輕量化技術發展應用提供了些許參考和啟示.
中國工程院院士杜善義: 碳纖維材料實現軍民融合, 在汽車輕量化領域大有可為
碳纖維是上個世紀60-70年代出現的一種新的技術形式, 這個技術在當時看來是顛覆性的, 它可以把塑料變為結構材料, 它能夠把塑料的性能變得和鋁合金類似, 但重量更輕. 因此, 碳纖維的出現首先得到了國防航空航天的青睞.
從1975年開始, 中國的碳纖維經過了四十幾年的發展, 現在中國的碳纖維有產能, 能生產出高性能的碳纖維產品, 從目前情況來看, 基本可以滿足航空航天和國防的需要, 同時也在向汽車等其他領域擴展.
軍民融合是國家戰略, 碳纖維作為一種的新的戰略材料首先是及民營企業牽頭研發, 急軍工之所急, 逐步向民用領域延伸, 比如汽車行業. 現在我們能看到碳纖維在比如海洋工程, 汽車工程, 軌道工程包括土木建設等領域都有應用, 碳纖維的發展, 是軍民融合的結果.
碳纖維結構強, 重量輕, 輕量化本身不僅僅是減少成本的問題, 更能節約能源, 保護環境. 輕量化有三個方面需要考慮: 第一是使用, 用好高性能材料;第二是製造, 只有製造才能保證輕量化;第三是設計, 輕量化整個概念設計非常重要. 輕量化在汽車領域的應用大有可為, 特別是新能源汽車. 新能源汽車在2025年就要達到600萬輛以上. 新能源汽車電池本身很重, 所以為車身結構減重是關鍵. 不同於航空航天, 汽車產量非常之大, 汽車如果能夠很好地把輕量化材料利用好, 這對環境保護, 節約能源以及汽車本身的性能都是有利的.
中國汽車工程學會副秘書長, 汽車輕量化聯盟秘書長侯福深: 節能源新能源汽車是碳纖維材料應用潛力巨大的用戶
按照學會在前年發布的節能與新能源汽車技術路線圖, 到2030年, 我國的汽車產銷量將達到3800萬輛, 新能源汽車的市場份額將突破40%, 汽車產業會基本實現電動化轉型.
在新一輪汽車產業變革的大背景下, 汽車產業正在朝著低碳化, 資訊化, 智能化的方向加速發展. 其中, 低碳化是我們當前面臨的最緊迫的任務, 也是實現汽車產業實現可持續發展的基本前提. 其中, 輕量化技術成為支撐節能與新能源汽車發展的重要技術.
近期, 國家發改委為就汽車產業投資規定在公開徵求意見, 其中新能源汽車是四大重點發展領域之首, 而輕量化又列為新能源汽車關鍵技術之首. 由此可見, 輕量化技術對於新能源汽車未來技術開發影響巨大. 學會高度重視汽車輕量化的工作, 從2007年成立了汽車輕量化技術創新聯盟, 在共性技術研究, 技術標準制定, 行業的技術交流, 成果的轉化推廣以及人才培養等方面做了大量工作, 代表了中國汽車輕量化技術創新主體力量.
從聯盟的角度認為, 碳纖維複合材料能夠大幅實現汽車產品的減重, 是節能與新能源汽車領域最好的輕量化材料. 在學會發布的節能與新能源汽車技術路線圖當中就碳纖維複合材料提出了未來的發展目標, 到2020年, 碳纖維材料在汽車上使用成本要比2015年降低52%,2025年碳纖維使用量要佔到車重的2%, 成本要比2020年底50%, 2030年碳纖維使用量占整個車重的5%, 成本還要進一步降低. 如果按照2030年3800萬產銷量來計算, 平均輛車1噸, 就是3800萬噸, 佔比5%就是200萬噸以上. 所以說汽車是碳纖維應用潛力非常大的用戶.
汽車評價研究院院長李慶文: 汽車產業應用碳纖維材料已經到了加速階段
首先應該確立的概念就是汽車產業應用碳纖維材料已經到了加速階段. 汽車行業應用各種材料都有一個過程, 一旦一個新興的材料應用到汽車產業上, 這個材料工業就會變成一個影響國民經濟的大產業.
舉例來說, 汽車工業應用鋼鐵促進了鋼鐵工業的發展, 汽車工業應用了石油, 使石油化工業成為了對世界經濟產生重大影響的產業. 當下的中國汽車產業正在朝著電動化發展, 電動化發展使國家的鋰電池產業蓬勃發展, 湧現出了以寧德時代為代表的優秀電池企業, 有了中國汽車零部件企業首次在德國建廠. 所以結論是, 只要汽車產業應用了某一個重要材料, 重要技術, 這項材料或技術就會形成一個巨大的產業.
我們要認識到, 碳纖維材料一旦在汽車產業上應用普及, 將會給碳纖維材料才來巨大的曆史影響. 碳纖維材料從國防工業開始擴散, 逐步輻射到民用領域. 具有前瞻性的是, 近些年來汽車工業開始逐步應用碳纖維材料, 碳纖維材料在我們很多家整車廠商都做過很多前期實驗, 這些實驗雖然沒有全部轉化為成果或者產業, 但這些前期的準備工作是十分重要的. 比如興科公司與長城汽車前期做過很多碳纖維相關實驗, 任何新材料的應用都需要時間去驗證, 到了一定的時間拐點, 當各方麵條件都具備的時候就能很快地轉化為成果並應用市場.
中國工程院院士蹇錫高:未來汽車輕量化或會從縱梁入手
興科公司在齊齊哈爾完成了首條碳纖維生產線, 而且成功投入應用, 這是具有曆史意義的. 從材料學角度來講, 現在已經進入複合材料發展時代. 以樹脂基複合材料為例, 它具有特備的功能和特點, 那就是輕質, 高強. 目前耐高溫性能還無法和陶瓷或者金屬基材料相比, 但在很寬的範圍內, 比如350度以內是可以耐受的.
中國工程院現在有相當一部分工作精力投入到碳纖維複合材料的研發與應用. 汽車輕量化領域應用了很多高分子材料, 目前汽車輕量化還沒有涉及到大梁, 但我認為, 以後汽車輕量化或許會從這裡入手, 汽車的縱梁占整車重量的比重是很大的. 對於新能源汽車的輕量化來說, 提高電池能量密度, 減小電池體積;亦或從車身方面著手, 採用新型高強度, 輕質量的複合材料. 中國工程院現也在做這方面的工作, 比如液流電池, 燃料電池, 超級電容等等.
科技部863碳纖維專項專家組組長徐堅: 採用碳纖維為車身架構的電動大巴可減重5噸
經過十五年的努力奮鬥, 目前中國碳纖維的實際產量已經達到2萬6千噸, 2017年的實際產量達到8700噸. 2011-2018年間我們主要針對清潔能源, 現代交通等領域開展研發工作. 整個863項目的投資是13.8億, 我們主要完成的高強碳纖維的製備工藝.
十二五期間專項組有四個主要研發方向, 一是碳纖維的製備與工程化技術;二是碳纖維複合材料化學技術;三是光能製備製造技術;四是一些新型高分子材料製備技術. 在十二五期間的最後階段專項組一共安排了16個課題, 其中12個課題來自複合材料, 光能以及新型纖維.
另外, 在十三五期間專項組做個一個試驗, 製造的一輛以碳纖維複合材料為車身架構的電動大巴車, 這輛大巴全部車身結構全部應用了碳纖維, 車輛的所有強度設計用的是國內自產的碳纖維, 這台大巴至今還可以正常運行. 這輛大巴試驗車經過了正向衝擊, 側翻等一系列安全試驗, 保證了對乘客的安全性要求, 經過了2000公裡的強化環路實驗, 整車結構沒有出現任何異常. 經過專家確認, 整個車身從13.5噸減重到8.5噸, 相比較傳統鋼結構車身優勢明顯.
國務院發展研究中心研究員, (經濟要參)雜誌社副主編何玉興: 新技術, 新工藝這樣的 '黑金' 為傳統產業轉型升級提供了有力的支撐
高新科技, 功能性與低成本碳纖維等新材料, 新技術, 新工藝這樣的 '黑金' , 為傳統產業轉型升級提供了有力的支撐. 在齊齊哈爾, 我看到了科學的理念, 久違的精神, 充足的實力, 昂揚的英雄氣. 以下為彙報的幾項要點:
1, 樂觀積極的心態. 經濟學領域有個概念, 叫心理預期, 看好, 就可能好, 看壞, 肯定壞. 智力是不帶熱情的思想, 我們需要帶著熱情的思想, 不僅是熱情的思想, 還是切實的行動. 用專業術語來說, 固化工藝, 溫度, 是一個重要的條件和變數, 你們有火一樣的熱情. 中國需要你們這樣的熱情!
2, 科學正確的方向. 汽車輕量化, 智能供暖, 模具製造, 市場空間廣闊. 中國3800萬輛汽車, 如果每輛汽車減重5%, 節能效果巨大. 剛才杜院士講, 汽車到了發展的加速期, 李慶文院長講, 這也是碳纖維技術應用的黃金期, 將會爆髮式增長, 埋頭苦幹始終不忘追趕的材料人們, 終於迎來屬於你們的時代. 蹇錫高院士講, 現在進入複合材料的時代, 興科集團的生產線具有劃時代的曆史意義.
3, 實力說話的底氣. 齊齊哈爾市是重工業基地, 裝備製造業基地, 中國一重總部, 中車貨車集團總部, 兵器工業集團三大軍工企業在此, 為發展積澱了雄厚的底蘊. 功能性與低成本碳纖維等新材料, 新技術, 新工藝, 為傳統產業轉型升級提供了有力的支撐.
新科技的落實, 要有曆史的積澱條件. 碳纖維的國產化, 首先要有裝備的國產化, 要有基礎研究的國產化. 中國500多種主要工業產品中, 有220多種產量位居世界第一, 115家中國企業進入世界500強榜單. 創新驅動的戰略下, 五年來, 中國科技進步貢獻率從52.2%上升至57.5%, 國家創新能力從全球第20位升至第17位. 影響力是幹出來的, 不是吹出來的.
4, 利在千秋的標準. 複材的結構性是可以設計的, 是受工藝影響的, 不同廠商提供的材料可能不同, 同一廠商同一材料的性能也可能在不同的批號之間有差異, 制定標準和規範是非常必要的. 標準規範的制定權就是業內的話語權.
興科控股有限公司董事長程顯軍: 興科在汽車專用碳纖維領域已有成果
興科控股有限公司成立於2011年, 註冊資本6000萬, 現與國內多家科研機構, 知名專家共同合作推動中國碳纖維產業創新發展. 興科的碳纖維技術不僅使中國成為世界為數不多的擁有該技術的國家, 而且使中國成為碳纖維在多領域有應用技術的國家. 正基於此, 興科被譽為中國碳纖維產業的先行者, 成為中國擁有碳纖維完全自主智慧財產權的企業之一.
經過三年的努力, 興科在汽車專用碳纖維現在也已經有了一些成果, 在汽車輕量化, 軌道裝備輕量化包括高端裝備製造的輕量化方面都有重大的應用意義. 興科也願為行業的發展儘力.
從專家的種種觀點闡述中不難讀出, 在真正意義上的新能源時代來臨前, 以碳纖維新型複合材料為基礎的輕量化技術無疑是汽車工業產品降低燃油消耗, 減少二氧化碳排放, 提高運載效率的有效途徑. 市場的發展總是伴隨著技術的進步, 新能源, 輕量化, 一場全新的汽車工業變革正在悄然到來.