汽車輕量化一直是汽車界的重大議題之一,而新能源車對車身輕量化需求更大。如今,汽車早已經走上材料多元發展,但高性能復合材料是否可以加速運用在汽車領域上呢?
就此議題:中科院寧波材料技術與工程研究所研究員祝穎丹,瀚森化工中國區汽車業務市場部經理徐恒志,上海克勞斯瑪菲機械有限公司反應成型技術部銷售總監張照將,恒神股份董事長錢京發起了討論,主持人為國際先進材料與制造工程學會(SAMPE)北京分會副主席崔振進。
崔振進:新能源汽車輕量化給碳纖維復合材料帶來了這樣一個機遇,位于高性能復合材料在汽車領域的應用,各位認為最大的挑戰是什么?
錢京:我覺得在汽車領域最大的挑戰其實就是成本,雖然我們說的是成本,但是成本背后隱藏著很多,首先材料的成本,材料的成本包括漢森的機體材料,碳纖維的成本是多少,最終成型的成本是多少,當然還有裝備賣多少錢也是一樣的,同樣成產效率怎么提高?如果效率高了成本也就低了,成產效率能提多高,航空的固化時間很漫長,汽車怎么樣提高效率降低固化的時間,這樣才能把成本降下來,所以我覺得一切最大就是成本,因為只有成本下去了,汽車才能使用起來量才能起來,量起來就能帶動成本的下降,所以整個行業最大的挑戰就是成本。
祝穎丹:剛才錢總講最核心的成本問題,但是我們想導致成本高的原因解決方案怎么弄?不管是哪一種材料,材料里面涉及到的三樣核心技術無外乎設計、材料、工藝,我們在汽車領域用的工藝帶來一個很重要的問題就是裝備,我們應用其實就是在三位一體上面在尋找性能重量成本尋找一個平衡點。
此外,我們整個技術面上和國外還是很大的差距,我們需要正視這些差距,然后找到差距去追趕他們這是我們要做的,所以我們要降成本的話,個人認為還是有很長的路要走,而不是咱們利馬就到了一腳就踏過去,這個就需要我們大家全力的努力。
張照將:每一個行業都有自己成本的壓力,作為我們來說也有成本的壓力,如果量起來的話設備不是一臺臺造,像汽車以萬臺來計,我就按百臺計按現在來算最低降30%,但是目前市場還達不到這樣的需求,還是按照小規模小批量的生產不是流水線的生產,這當然需要整個環境的過程是雞和蛋的關系,有一定的市場規模,材料用量增加了,設計團隊的能力也提升了,我們對各個生產產能也達到一個平衡點,讓整個復合材料綜合評價成本進一步降低,跟我們對標的材料來比較,競爭的優勢能夠體現出來,這是我個人一點淺薄的認識。
徐恒志:其實現在國內的設備包括國內的一些原材料采購更多是采購的設備,其實一臺設備真正的從研發到批量生產經歷過很長的時間,如果你只是買到成熟化的商品它的價格怎么不高?這一點其實我覺得德國有很多還是值得我們借鑒的,當然我們說可以彎道超車換道超車,別人在很多方面為什么沒有激進的做法?還是要遵從事物發展的規律,有一些坑還是要掉的,只不過你看著少一些,協同創新看起來是很空的口號,包括很多的項目它有整機廠研究院所機構,這些都是要成本的,所以你不能只說馬非的設備太貴了,樹脂價格太高了,前期這些費用是最重要的,如果你殺雞取卵把研發費用卡到0這個問題就是不可持續的。
崔振進:說到成本,我還要請問一下,如果碳纖維復合材料要去滿足汽車成本的范圍,我們如何降成本?或者說降低成本的途徑都有哪些?
錢京:經過我的測算再降30%、40%也是有可能的。有的時候認為碳纖維材料貴,其實不是材料本身貴是成型制造貴,我們如果選擇行之有效的快速固化,包括在后期的材料成型完成以后在后期的打磨噴漆提高效率,其實整個成本也能降下來,同樣的包括整個設計層面的成本,如果選擇一些不是常規通用的材料這個必然也會增加成本,但是如果設計非常有效選擇的材料也是通用的材料,整個的成本總的來說都能夠行之有效的降下來,這是我們作為材料廠商的角度來看這個問題。
祝穎丹:我補充一點,設計上要去降成本,設計怎么講材料恰到好處不能多了,哪怕多一點也是成本,怎么樣把碳纖維用在最好的地方?剛才我特別強調怎么樣將復合材料和金融材料聯合在一起,怎么樣把貴的材料用到點子上就可以了,但是少了零件點性能達不到要求,但是多性能會過贏,汽車性能夠用就行了。另外因為復合材料和金屬連接方式發生了變化,所以我們自動化的連接上面,包括連接材料都可以下一些工夫,還有在修復上面可以下一些工夫,因為金屬現在維修是很方便的,拿一個錘子敲敲還可以用,復合材料塌進去了它是敲不回去了,怎么樣延續使用壽命,幫用戶降一些成本。
張照將:說到降成本的途徑,我突然想到一點,我們現在跟一些主機廠共同開發,汽車上可以用到型材部件,復合材料型材的加工方式,比如說拉擠成型就是典型的型材加工,目前馬非和主機廠一起在開發有一定弧度標準的型材,這樣的型材按照無限長度去加工,按照汽車使用長度去切割的,它使用的原材料是一樣的,但是生產效率提高了十幾倍,通過改變它的工藝方法情況下制造效率的提升,那么零件的制造成本大幅度的下降,這個還是回到起點,就是你采用什么樣的形態才能滿足汽車某一個部位的強度可靠性的要求,這個型材能不能在自動化的設備上加工出來,對于材料的供應體系來講大家要一起努力,牽頭的是設計單位或者整車廠車型的設計,如果一旦使用成功,我想可以平臺化甚至于跨平臺化應用,這樣很多復合材料的使用成本也是大幅度下降的。
徐恒志:談到成本的話其實我覺得降成本肯定是大勢所趨,包括今天上午也有專家提到現在20萬車比11年前40萬的車配置都要高,非常希望客戶說你的成本占到20%甚至更高,這就意味著在制造成本做了非常好的控制,實際上這種案例很少聽到。在當今整個汽車市場可以說20多年以來首次下滑,市場確實很恐慌,也就是說我們從來不會遇到這種情況,投資心理預期市場上給我們的反饋是有很大的落差,今天我們來了很多造車新勢力,包括一些傳統主機廠在新能源上做了很多的探索,以后一家主機廠一家獨大也是很難的,多產品個性化需求要滿足,這就要求主機廠產品線更多元化,車型量不會太大,這個情況降成本一定要做加法,第二塊做減法,首先是整個供應鏈整個工藝上面會不會提高生產工藝把效率提升,降低設備折舊,我的碳纖維有一些回收的,還有另外能源價格比較低的地區,包括樹脂做一些原材料切換可以做一些工作這是做減法。
崔振進:各位專家能不能大膽的預測一下,因為我們今天的話題是新能源汽車在國產品牌的新能源汽車大概需要大家年能看到批量碳纖維復合材料的普及?
錢京:這個問題不太好回答,原來我是做航空的,現在也做一些汽車成型件,我們發現汽車領域對成本的要求很高,我們原來持非常樂觀的態度為客戶服務,因為我們做過航空,對質量控制還是有很多的經驗,但是我們發現要把碳纖維復合材料能夠批產的用在汽車上,我們覺得這條路還是很漫長的,我們現在幫助客戶做的應用差不多一天差不多30個零部件這是我們現在幫它做的一個產能,我們不說一天能做10萬輛車,現在一年做1萬輛還算行,所以怎么樣從1萬輛到2萬輛,從5萬到10萬,我覺得這條路還很漫長,還要做技術的積累才能夠更好的服務于未來整個批產車的使用,所以我會覺得這條路還會很長的。
祝穎丹:如果從新能源汽車的角度來講這個用的時間還是很快的,5年、10年可以用起來,10年還是很有可能的,新能源汽車三樣核心技術輕量化車身、電池、電控,電池的回收比復合材料還要麻煩,為什么?它的污染程度比復合材料更嚴重,現在各種電池都逃不開這個問題,新能源電池沒有這個問題,但是新能源汽車實現也有問題,如果新能源汽車真的能做起來碳纖維復合材料一定能用起來,電池增重要增到300公斤,如果車不輕量化電池怎么裝上去?兩者之間是矛盾的,車目前的輕量化材料就這幾大類,符合材料是輕量化效果最好的,如果把它車身重量降不下來,無論電池續航能達到多高重量都是無法平衡的,輕量化第一個目的是給電池騰空間,這是我個人的觀點。
張照將:我個人覺得5年內一定會量產,基于兩個因素。按照汽車的設計開發平均算三年,目前像錢總這邊恒瑞國內其他的TO1供應商現在手里都有大量的研發項目,這些項目在三年內可以落地,甚至小規模的批產,5年內在不同的主機廠不同的車型都會看到量產的東西,因為ES6昨天發布這款車未來汽車最低配置19萬人民幣,這是一個中等價格的電動車也是一個中等尺寸的SUV這個車有4個全碳纖維部件,能夠達到三萬輛規模也是很不容易的一件事情,但是這是一個開始。有的時候我覺得中國企業的發展速度是不好去預估的,一旦口子打開的話,有可能不是5年有可能3年,市場上會有十款二十款類似的這種車在批量使用碳纖維復合材料的應用,我保守一點說是5年。
徐恒志:我覺得在討論這個問題要看一下過去做了哪些工作,以及過去從0到1花了多長的時間,從中國開始大量的引入國外的成套設備其實是在最近三四年的時間,這個時間其實從到第一輛量產真正批量意義ES6用了四年的時間,這一塊我是從技術角度來看,我相對保守一點,從0到1用了4年,從1到5到10可能用10年,電動車角度來講其實很早就發現,實際上新能源的汽車在我們國家也是最近3—5年是比較熱的階段。
來源:第一電動網
作者:安小曼
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