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揭秘碳纤维:助力汽车轻量化 高成本成最大阻碍

2018-12-21 19:11 来源: 经济观察报

揭秘碳纤维:助力汽车轻量化 高成本成最大阻碍

(图片来源:全景视觉)

经济观察网 记者 于惠如“这个合作还是体现在了ES6上。”12月20日下午6点,康得复合材料有限责任公司副总裁何鹏在带领两拨客户参观完碳纤维复合材料产业基地后,在电话里跟经济观察网记者说。

12月15日,蔚来汽车在上海东方体育中心迎来了其今年的重要盛会,会上发布的第二款量产车型ES6引发广泛关注。值得一提的是,ES6在铝制车身的基础上又增加了一块2平米左右的碳纤维板,使其成为同级中唯一使用铝合金+碳纤维增强复合材料车身结构的车型。

车辆后端多数的关键负载由碳纤维后地板承受,蔚来ES6的碳纤维后地板总成、碳纤维座椅板总成、碳纤维后地板横梁总成三大部件由康得新欧洲汽车轻量化设计中心和蔚来联合设计,由康得复合材料有限责任公司(以下简称“康得复材”)批量供货。

东方证券一位分析师称,汽车减重10%,其燃油效率可提高6%-8%,汽车减重100千克,百公里油耗可下降0.3升-0.6升。作为汽车节能减排的主要途径之一,轻量化被纳入节能汽车标准体系。

具有“黑色黄金”之称的碳纤维增强复合材料因具有质轻、设计自由度高、集成性强等特点,正在成为轻量化材料的新宠。

减重30%以上

康得复材是康得集团、康得新集团携手打造的“碳纤维轻量化产业平台”的核心企业,为客户提供从碳纤维复合材料部件从设计、研发、样件试制、检测、小批量生产到大规模供货和服务的碳纤维轻量化整体解决方案。

“事实上,在蔚来打算推出ES8的时候康得复材就有合作的想法。但后来经过一系列的评估、论证,我们发觉当时时机还不是很成熟,于是这个合作就体现在了ES6上。2016年7、8月份的时候,我们便开始着手一起进行ES6的设计研发工作。”何鹏说。

蔚来官方资料显示,ES6理论上年产量为10万-15万辆。对此,何鹏解释称:“汽车要批量化生产,部件生产效率是非常重要的核定标准,目前由康得复材提供的碳纤维部件的生产效率为1分20几秒一个部件,这与生产金属汽车结构件的效率类似。”

据介绍,ES6车型中碳纤维后地板的使用让车身整体的扭转刚度更高,被动安全性能提高,整体耐久性也得到很大提升。此外,碳纤维后地板嵌入到全铝车身中,比铝合金减重30%以上,与相同体积的高强度钢相比,重量仅是它的1/5。

公开资料显示,碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。其强度高于超高强度钢2倍以上,比铝轻30%、比钢轻50%,强度是钢的7-9倍,被称为“轻量化材料之王”。

“减重是未来汽车的重要发展方向。”原中国复合材料集团有限公司董事长、专家张定金在接受经济观察报记者采访时表示,碳纤维在模量和密度方面的优势明显,代替钢材可减重40%以上。

在减重的同时,汽车需要考虑部件的受力情况和抗冲击性以保证安全性。

“在碰撞过程中,碳纤维复合材料吸收能量的能力是钢的4-5倍,可以做到在减重的同时汽车的碰撞安全性能得到提升。”长期从事碳纤维研究的中国复合材料学会荣誉理事沈真在回答经济观察报记者提问时说。

应用提速

碳纤维增强复合材料在汽车领域的应用率先从赛车开始,近年来在民用汽车中也迅速得到了广泛的应用。作为一类重要的汽车轻质材料,其应用范围正在由内饰向外装件、车身及结构扩展。

德国宝马公司是碳纤维增强复合材料在大规模汽车生产领域应用的先驱。2011年,宝马在法兰克福车展首次发布i3电动概念车和i8混动概念跑车。2014年,i3成功商业化,碳纤维产品在通用汽车领域的商业化普及应用向前迈了一步。

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