玻纤增强热塑性复合材料在汽车上的应用

玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(Glass Mat Reinforced Thermorplastic,简称GMT)是指以热塑性树脂为基体,以玻璃纤维毡为增强骨架的新颖、节能、轻质的复合材料,是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种,被视为世纪新材料之一。
  
GMT一般可以生产出片材半成品,然后直接加工成所需形状的产品。GMT具备复杂的设计功能,以及出色的抗冲击性,同时易于组装和再加工,并因其强度和轻巧性而倍受赞誉,使其成为替代钢并减少质量的理想结构部件。
  一、GMT材料的优点
  1.比强度高:GMT的强度和手糊聚酯玻璃钢制品相似,其密度为1.01-1.19g/cm,比热固性玻璃钢(1.8-2.0g/cm)小,因此,它具有更高的比强度。
  2.轻量化、节能:用GMT材料做的汽车门自重可从26Kg降到15Kg,并可减少背部厚度,使汽车空间增大,能耗仅为钢制品的60%-80%,铝制品的35%-50%。
  3.与热固性SMC(片状模塑料)相比,GMT材料具有成型周期短、冲击性能好,可再生利用和储存周期长等优点。
  4.冲击性能:GMT的吸收冲击的能力比SMC高2.5-3倍,在冲击力作用下,SMC、钢和铝均出现凹痕或裂纹,而GMT却安然无恙。
  5.高刚性:GMT里含有GF织物、即使有10mph的冲击碰撞,仍能保持形状。
  二、GMT材料在汽车领域的应用
  GMT片材比强度高、可制得轻质部件,同时设计自由度高、碰撞能量吸收性强、加工性能好,从上世纪90年代开始在国外被广泛应用于汽车工业。而随着燃油经济性,可回收性和易加工性要求不断提高,汽车行业用GMT材料市场也将继续稳步增长。
  目前,GMT材料在汽车工业中的应用广泛,主要有座椅骨架、保险杠、仪表板、发动机罩、电池托架、脚踏板、前端、地板、护板、后牵门、车顶棚、行李托架、遮阳板、备用轮胎架等部件。
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  韩华高级GMT在汽车上的应用(图片来源:韩华官网)
  1.座椅骨架
  福特汽车公司2015 FordMustang(参数|图片)跑车上的第二排座椅靠背压缩成型设计由一级供应商/加工商Continental Structural Plastics公司采用Hanwha L&C的45%单向玻纤增强的玻璃纤维毡热塑性复合材料(GMT)和Century Tool & Gage的模具,模压成型,成功地满足了极具挑战性的保持行李负载条件下的欧洲安全法规ECE。
  该部件需要进行100多次FEA迭代才能完成,从早期的钢结构设计中省去了五个零件,并且在更薄的结构中每辆车可节省3.1千克,也更易于安装。
  2.车尾防撞梁
  现代全新途胜(参数|图片)2015款全车尾的防撞梁为GMT采用的就是材料,相比钢材材质产品重量更轻,缓冲性能更好,在减轻车重、降低油耗的同时,保证了安全性能。
  3.前段模块
  奔驰在其S级(参数|图片)豪华双门轿跑车中选择Quadrant Plastic Composites GMTexTM织物增强热塑性复合材料作为前端模块元件。
  4.车身下护板
  由Quadrant Plastic Composites用高性能GMTex TM 制造的车身下罩保护应用于梅赛德斯越野特别版。
  5.尾门骨架
  GMT尾门结构除了可以实现功能集成和减轻重量的通常优势外,GMT的可成型性也实现了钢或铝不可能实现的产品形式,应用于日产Murano、Infiniti FX45等车型。
  6.仪表板框架
  GMT制造仪表板框架的新概念已在福特集团的几种型号上使用:沃尔沃S40和V50,马自达3和福特C-Max。这些复合材料能够实现广泛功能集成,特别是通过将车辆横梁以薄钢管的形式包含在模制件中,并且与传统方法相比,重量大大减轻,而无需增加成本。
  为进一步促进高性能复合材料在交通领域轻量化新技术、新应用的发展,全面贯彻落实十四五规划,推动复合材料产业链优化升级,学习交流国内外交通领域复合材料及制品的先进技术、前沿工艺与市场趋势,复材网携手杭州卡涞复合材料科技有限公司定于2021 年 6 月 7-9日在浙江?杭州召开“第十一届高性能复合材料新技术新应用国际高峰论坛暨高新装备展”邀请国内外的复合材料、制品及汽车、轨道交通、航空航天、海洋船舶等终端应用专家学者深度探讨交流,重点学习交流国际复合材料新技术、新应用的国内发展现状与市场发展趋势。
  本次论坛主题是"高性能复合材料新技术新应用"。论坛将严格落实环保法规及卫生防疫要求,加强与国外先进技术的交流互动,特邀请国内外专家作应用技术与市场分析报告,坦言问题与挑战,讲技术,谈应用,析市场,构建一个“材料—制品—装备—零部件—终端市场”无缝对接的全产业链优化平台,有利于企业顶层设计及调整规划,在市场竞争中占据优势。
  论坛期间还将在会场外举办复合材料高新装备展,设备企业参与到全产业链优化平台交流对接中,了解客户新需求,调整产品设计规划,从而共同推动复合材料新技术、新应用发展。
  同时,论坛还将安排参观杭州卡涞复合材料科技有限公司,企业主要面向汽车零部件系统、储能系统(电池箱、碳纤维高压气瓶)、轨道交通、大型无人机和石油装备等市场,通过运用源于德国的高性能复合材料规模化设计和工艺制造技术、碳纤维回收再利用技术以及国内的汽车复合材料部件规模化量产经验,针对客户的不同需求,提供高效、低成本、定制化的轻量化解决方案,包括材料结构设计、小批量制造和量产,引领复合材料应用进入 4.0 时代(工业化、自动化、规模化、民用化)。
  主办单位
  复合材料信息网
  杭州卡涞复合材料科技有限公司
  协办单位
  浙江省杭州市余杭区钱江经济开发区
  参观工厂杭州卡涞复合材料科技有限公司展示
 
  报告嘉宾
 
  Prof. Dr. Klaus Drechsler
  德国工程院院士
  德国萨克森科学院院士
  德国碳纤维复合材料联盟主席
  慕尼黑工大碳纤维复合材料研究所所长
  Fraunhofer IGCV轻量化工程研究所所长
  杭州卡涞复合材料科技有限公司 席技术顾问
  报告题目
  复合材料技术在大规模量产应用领域的现状和未来发展趋势
  报告大纲
  - 近三年的复合材料量产应用的典型案例
  - 未来复合材料的技术发展趋势和机会
 
  Mr.Georg Kaesmeier
  Managing Partner, Forward Engineering GmbH
  德国Forward Engineering合伙人,德国Forward Engineering GmbH(以下简称“FE”)是欧洲知名的轻量化设计公司,前身为碳纤维轻量化汽车设计公司Roding Automobile,总部位于德国巴伐利亚州慕尼黑,在韩国、日本及美国均设有代表处,日本三井集团(MITSUI)是其第二大股东。FE主要从事汽车碳纤维复合材料轻量化零部件的工程设计开发工作,曾参与宝马i3,i8及新7系等车型复合材料车身零部件的设计。FE在市场上同蔚来汽车、长安汽车、北汽新能源、观致等汽车厂有丰富的合作案例,在其他亚洲市场,与尼桑、丰田、现代等公司有深度合作。此外,FE与知名的轻量化材料供应商Evonik(赢创)建有合资公司,主要从事碳纤维轻量化材料的营销。
 
  Design for Sustainability – how to win with composites
  面对可持续发展的工程设计——如何利用复合材料取胜
  报告大纲
  Sustainability trends in Automotive
  Key challenges of composite materials in the market
  Design strategies for sustainable products
  How to use Life-Cycle-Analysis in your product design process
  Thermoset materials vs. Thermoplastic materials
  State of the art recycling technologies for composites
  Future Outlook how to win business with composites
  汽车行业的可持续发展趋势
  市场上复合材料应用的主要挑战
  可持续产品的设计策略
  在产品设计过程中,如何应用生命周期分析
  热固性材料VS.热塑性材料
  新的复合材料回收技术介绍
  展望 - 如何用复合材料赢得业务
 
  Mr Gianfranco Lanini
  LEonARDO S.p.A.(意大利莱昂纳多股份有限公司)航空结构事业部副总裁,莱昂纳多上海总部总经理,商飞CR929项目大区负责人。
  LEonARDO S.p.A总部在意大利罗马,1913年成立,180多个机构遍布20余个,其中制造厂有83个, 公司有7个业务部门分别是直升机、飞机、航空结构、机载与空间系统、陆海防御电子、防御系统、安全与信息系统事业部,是十大军工集团之一,欧洲第二大航空航天企业,意大利大的工程及航空航天集团。
  报告题目
  复合材料在商用航空领域的应用
  报告大纲
  -复合材料在商用航空中应用简史,从操控面板到完整的复合材料结构应用
  -商用航空采用复合材料的优势(重量,维护,使用寿命)
  -未来挑战--未来复合材料航空结构的要求(可回收性、生产系统灵活性、缩短投入市场的时间)
 
  魏斌博士
  现任杭州卡涞复合材料科技有限公司CTO兼工程研究院院长,曾出任慕尼黑工业大学轻量化工程研究所副研究员、奥迪汽车集团(德国总部)研发工程师、蔚来汽车德国中心轻量化工程高级经理、吉利汽车德国研发中心轻量化集成总监。同时,魏斌博士兼任复合材料学会车辆工程专业委员会副主任委员。
  报告题目
  车身碳纤维部件:从方案、研发到量产
  报告大纲
  碳纤维在车身结构的量产化应用需要解决用在哪、生产效率、质量稳定以及用得起这几个核心问题。结合已有的量产项目经验,报告系统的介绍方案论证、方案研发和验证、材料测试以及CAE校正、样品试制和测试、以及装配方案等多方面内容。
 
  宋光辉
  浙江吉利新能源商用车集团有限公司客车事业部副总经理、高级工程师
  报告题目
  新能源电动客车车身的复合材料应用
  报告大纲
  目前市场上,巴士和客车的车身主要采用传统的钢制车身,自重较大,油耗较高,运营成本偏高。作为运营车辆,整车生命周期成本包括购置、日常运营、维修保养以及报废周期是运营方高度关心的产品指标,这也对生产方在制造投入成本,产品的生产效率、质量以及物流成本方面提出了新的要求。基于各方需求驱动,模块化、轻量化、分布式组装的客车车身方案被工业界提上了议程。报告主要阐述吉利商用车和杭州卡涞复合材料科技有限公司携手开发的产品和技术方案。
 
  韩非博士
  现就职于宝钢股份研究院并任高级主任研究员。专注于汽车先进高强钢成形理论与应用技术。负责宝钢研究院汽车板EVI技术解决方案团队及用户技术支持工作,负责宝钢车身用材及轻量化技术、超高强钢成形与应用解决方案研发与应用研发,推进与用户新材料、轻量化技术应用与实践合作
  报告题目
  碳中和下的轻量化挑战与宝钢新能源汽车用材解决方案
  报告大纲
  新能源车行业迅猛发展,面对碳中和目标,对轻量化、材料发展提出了新的挑战与需求。报告介绍了在此背景下,对新能源汽车轻量化、低碳发展的理解,对新能源汽车用材的解决方案,并对未来包括钢、铝、复合材料等材料发展给出了展望。
 
  何鹏
  杭州卡涞复合材料科技有限公司CEO
  慕尼黑工业大学博士,2008年至今,先后担任德国宝马汽车公司(BMW)慕尼黑总部研发工程师;德国慕尼黑工业大学轻量化技术研究所全职副研究员;科学院海西研究院泉州装备制造研究所副所长兼轻量化技术研发中心负责人,副研究员,硕士研究生导师;康得复合材料有限责任公司副总裁、研究院院长、CTO,康得新欧洲复合材料研发中心总经理,康得新-雷丁汽车设计中心总经理;杭州卡涞复合材料科技有限公司创始人、CEO。
  (更多精彩报告与重量级嘉宾,正在公布中)
  日程安排
  6月7日(星期一)
  13:00-20:00
  论坛报到
  6月8日(星期二)
  09:00-12:00
  论坛报告
  6月8日(星期二)
  14:00-18:00
  论坛报告
  _
  6月8日(星期二)
  19:00-21:00
  欢迎晚宴,互动交流
  6月9日(星期三)
  08:30-15:00
  工厂现场实操,生产中遇到的问题展开探讨解答、样品展示。
  时间/地点
  时间:2021年6月7日-9日
  地点:浙江杭州
  相关事项
  1.会务费标准
  复材网会员:3000元/人,非会员3800/人
  包含会议门票、会议资料、餐饮、住宿统一安排,费用自理。
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