2025年复合材料终端市场:汽车

图片来源:上图起,按顺时针方向:Airel Motor Co.、Röchling、Alia Mentis 和Autoneum汽车行业正面临着“制造低排放或零排放汽车以满足日益严格的全球环保要求”的紧迫压力。在此背景下,该行业对轻质、可持续材料和制造工艺的需求激增。根据 Mordor Intelligence(印度特伦甘纳邦)的数据,估计2025年汽车复合材料市场的规模为100.6亿美元,到2030年,预计将达到177.2亿美元,在预测期内(2025-2030年)的复合年增长率为12%。 美国复合材料制造协会(简称ACMA,美国弗吉尼亚州阿灵顿)最近报告称,2024 年,全球对轻质汽车复合材料的需求创下了22.2亿公斤的历史新高,反映出汽车行业如何将复合材料广泛地用于各种用途——不只是为了提高性能和增加美观性,还包括在日常的汽车部件中利用复合材料的优越性能。 就特定材料在汽车中的应用而言,情报和市场研究机构 MarketsandMarkets(印度浦那)指出,目前玻纤复合材料在汽车复合材料市场中的占比达92%,而碳纤维尽管性能更高,市场份额仅占0.6%。这是因为玻璃纤维的成本相对较低,反映出这一高需求量的市场所采取的措施是成本驱动型的。 1不断变化的格局 2025年,汽车复合材料行业将在业务端发生重大变化。许多公司正在重新调整产品组合,扩大产能,并在不断发展的汽车领域(特别是随着电动汽车(EV)的兴起)寻找新的机遇。 该行业经历了重大重组,包括改变竞争动态的资产剥离。如,2025年2月,Forvia(法国南泰尔)将其佛吉亚轻量化解决方案业务出售给ASC Investment(德国慕尼黑)。新公司Compositec在 Saint-Meloir-des-Ondes 和 Theillay 设有办事处,并在Saint-Malo 设有高科技研发中心。Compositec仅专注于用于跑车和豪华轿车、电动汽车、货车和越野车的复合材料。 同样,TPI Composites Inc.(简称TPI,美国亚利桑那州斯科茨代尔)将其汽车业务部门出售给了Clear Creek Investments LLC(简称CCI,美国加利福尼亚州索拉纳海滩),并将其更名为 Senvias Inc.。这样,TPI就能优先考虑其核心的风能业务,同时将汽车资产导向至对电动汽车的投资。 该行业最近获得了私募股权的浓厚兴趣,Aurelius Private Equity(美国纽约州纽约)对帝人汽车技术北美公司(简称TAT-NA,美国密歇根州Auburn Hills)的收购就凸显了这一点。据报道,这是汽车复合材料领域最大的交易之一。TAT-NA在美国和墨西哥运营着14家工厂,拥有大约4500名员工,年收入超过10亿美元。 主流的复合材料制造商通过大力投资、扩张产能表达了他们对“市场对汽车复合材料的长期需求”充满信心。如,Bucci Composites(意大利法恩扎)于2024 年将其主要工厂的规模扩大了一倍,达到240000平方英尺。该公司增添了3台新的大吨位模压机,其中两台为1500吨,一台为2500吨,这使得Bucci的压机总产能达到5套系统,外加一台用于中大批量生产的800吨预成型压机。 Bucci Composites对其主要工厂扩建了80000平方英尺,如此图显示的连接到原建筑背后的白色矩形建筑(图片来源:Bucci Composites) 值得一提的是,该终端市场的业务战略越来越多地将可持续发展作为竞争优势,而不仅仅是满足合规要求。自2024年初以来,欧盟最高审计机构欧洲审计院立法规定,欧洲的OEMs必须要求供应商在每次报价中要涵盖产品的碳足迹数据,以便与全行业的努力保持一致,到2035年实现净零碳排放目标。这一要求正在通过Catena-X等框架实现标准化,预计到2025年底将完全强制合规。 欧盟委员会测试实验室(意大利JRC)正在进行使用阶段的排放测试(图片来源:ECA) 尽管近期市场存在不确定性,但汽车行业作为一个整体,正在为持续增长作好准备。战略重点放在与动力总成无关的解决方案上,向相邻的移动领域进行多元化发展,提高运营效率,这表明需要采用复杂的风险管理方法来驾驭上述汽车行业的持续转型。 2高速/高端制造 强调通过HP-RTM实现节能加工,以取代传统高能耗的模压成型,结合对复合材料废料回收技术的投资,所有这些都表明,该行业正在通过技术的进步而不只是通过降低成本来寻求改善运营的经济性。 采用先进的自动化工艺制造订制的复合材料,以显著缩短循环时间并降低能耗,这是当前高端汽车行业关注的重要领域。2025年3月,《复合材料世界》报道的一个例子是,超级跑车制造商迈凯伦汽车公司(英国谢菲尔德)展示了如何将汽车制造技术与航空制造技术结合起来,提高性能和可持续性。迈凯伦运用其积累了40多年的碳纤维经验,开发出自动化的快速铺带(ART)制造方法。为应用航空自动纤维铺放(AFP)技术,所使用的机器采用了固定沉积头以及具有多个运动轴的快速移动的床身。这使得制造过程更快,能满足汽车行业的需求,同时仍能实现航空AFP技术所带来的精确的纤维铺放。 ART系统支持订制的纤维铺放,迈凯伦表示,它能以传统手糊方法无法实现的方式,创造出所需要的强度和刚度。该方法侧重于优化特定方向的刚度,同时确保其他区域的柔性。 自动快速铺带(ART)制造系统拥有固定的沉积头和快速移动的床身,可实现复合材料的高速生产(图片来源:迈凯轮) 与织物材料相比,基于带的ART方法将结构刚度提高了5%-10%,材料利用率也高达铺放复合材料带的95%,从而减少了浪费。该自动化工艺还减少了人为出错的可能性,这意味着最终的部件符合设计标准,同时减少了废品量。 数字化控制和监控套件通过模拟工具为ART制造提供支持,这些工具可以快速预测缺陷、纤维角度和材料性能,并实时跟踪每个周期大约80个要素,如温度、压力和固化时间。该套件还有助于开展面向制造方法的设计,在生产开始前支持模具和预成型件的制造,从而加快生产速度并降低成本。 高速制造技术的另一个例子是HP Composites(意大利Ascoli Piceno)的 AirPower 技术,它从“针对大型汽车部件的制造而优化的气囊辅助模压成型 (BACM)原理”演变而来。2024年10月的一篇报道,重点介绍了该公司的技术如何通过引入订制的柔性对模来增强传统的BACM 设计,该模具结合了气囊和真空袋等功能,并且分体式的下模由上下两部分构成,这使得预浸料层可以被铺放在上部而无需启动固化,而下部则能保持在固化温度。 HP Composites的气压机是该公司AirPower技术系统的一部分,能够快速制造大型汽车部件(图片来源:HP Composites) 通过使下模的下部保持在恒定温度,AirPower无需重复的加热和冷却循环,与传统的热压罐方法相比,可节省高达50%的能源。这种恒温方法还可以在满足质量标准的同时实现快速循环,正如制造玛莎拉蒂 MC20 的车顶所展示的那样,从预浸料的铺放到部件的完全固结,整个生产周期仅需2小时。 3工业回收基础设施的出现 复合材料行业正在见证综合性工业回收基础设施的兴起,该基础设施解决了从生产到报废(EOL)所产生的所有废物重新流入生产环节用以制造高价值复合材料产品的问题。在赛车和其他要求苛刻的应用领域进行的验证,证明了回收材料也能满足汽车平台最严格的性能要求,同时还能满足可持续发展要求。 在此方面,V-Carbon(英国伦敦)开发了一种基于化学分解的碳纤维回收工艺,与传统的热解方法相比,该工艺在相对温和的条件下运行。该工艺使用标准的工业反应器设备,在200℃和3 bar的压力下运行,无需其他复合材料回收方法所特有的高压容器或极端温度。 化学分解过程将复合材料结构溶解在有机介质中,使得碳纤维与树脂基体分离开来,同时保持纤维的完整性,材料回收率高达100%。该工艺既能获得清洁的碳纤维,又能获得该公司所说的“再生料”——可重新用于加工的回收树脂组分。通常,长纤维输入料可产生5%-10%的短纤维输出料,然后通过渠道进入配混市场,而其余的长纤维则直接被用于高性能产品的生产。 根据该公司提供的数据,回收碳纤维的性能达到了原生材料性能的80%-85%。2024年,迈凯伦一级方程式车队(英国沃金)在一级方程式赛车中应用了V-Carbon的再生碳纤维(rCF),最初是用于非结构性的驾驶舱面板。该应用可作为对汽车应用的验证,证明回收材料可以满足高性能要求。 除迈凯轮外,该公司还与其他几家汽车和赛车制造企业建立了合作伙伴关系,专注于了解如何将rCF整合到高性能应用的现有制造流程和材料认证流程中。如,V-Carbon材料已被纳入Formula E 应用中,而保时捷则参与到“开展生命周期评估研究”的合作中,目的是验证该技术的环保效益。 在由车队赞助商杰克丹尼尔于德克萨斯州奥斯汀举办的“Jack’s Garage”活动上拍摄的2024款迈凯伦MCL38。该车在非结构应用中采用了V-Carbon的rCF组件,验证了可用于赛车用途的可持续材料(图片来源:Stewart Mitchell) V-Carbon表示,来自制造环节的生产废料是最直接、最重要的汽车品质的材料来源。与报废产品不同,生产废料可提供一致的质量和成分,实现更可预测的回收效果,生产集成功能可扩展到多种模式。V-Carbon生产配混、纱线和带状的再生材料。配混应用针对大众市场汽车用途,这些领域对成本敏感,从而推动了对该材料的选用。纱线产品服务于需要中等性能的中端应用。带状产品适用于高性能应用,但价格接近原生材料的成本。 V-Carbon通过化学分解工艺回收的再生碳纤维材料,其性能可达原生材料性能的80%-85%(图片来源:V-Carbon) 其他的赛车rCF应用是将rCF废料转化为工程非织造材料,展示了复杂的工业应用能力,用Tenowo(德国霍夫)的针刺非织造再生碳纤维制造二级方程式座椅就是一个例子。该公司从使用来自各种来源的二次碳纤维着手,如机织和无卷曲织物 (NCF)生产中产生的边缘切料、环形料和修边料,剩余的粗纱,切割的织物废料,以及来自报废部件的纤维。 Dallara的F2座椅由100%回收的针刺非织造碳纤维制成(图片来源:Dallara) 制造过程通过订制加工参数实现了对材料性能的控制。通过机械调节或热调节,可将rCF的长度控制在40-80毫米之间,然后对其进行梳理,形成松散的网状,随后进行纤维层的铺放。通过多层交叉铺放,即可获得想要的厚度,同时进一步控制纤维的取向。在针刺过程中,带刺的针穿过各层,形成复杂的三维纤维缠结,针刺频率、针刺深度和纱网推进速度都是可调的,以控制最终的材料性能。 由此获得的材料具有卓越的环保性能,正如Dallara Group S.r.l.(意大利 Varano de' Melegari)的二级方程式座椅应用所展示的那样,与采用原生碳纤维制成的座椅相比,100%回收的针刺非织造CFRP减少了97.5%的碳排放,相当于将座椅生产用材料每公斤所产生的碳排放从40公斤减少到仅1公斤。 在统一的生产系统中“解决当前废料流和未来报废产品材料问题”的多流程复合材料回收策略,对于汽车复合材料市场至关重要。此类运行的一个例子是,Voith Composites(德国海登海姆)与合作伙伴在两种不同的回收工艺上展开了合作:一种用于回收生产中产生的废料,另一种用于回收报废部件如汽车储氢罐中的材料。这些合作伙伴包括:材料领域的东丽工业公司(日本东京)、非织造布制造领域的Tenowo公司和树脂浸渍领域的Delta-Preg公司。 在此方面,可采用酸基溶剂分解工艺从已报废的复合材料部件中提取碳纤维和树脂,提取的碳纤维长度为60-80毫米,经重新定向,被再制造成50毫米宽的单向(UD)带,然后用环氧树脂浸渍,并采用Voith Roving Applicator技术进行订制,成为新的汽车部件所需的预成型件。 在对Voith的储氢罐进行缠绕的过程中,可将产生的干碳纤维切割废料收集起来,切成大约60毫米的长度,经定向后,制成干的非织造织物。该织物经树脂浸渍后,对其进行铺放以形成预浸料叠层,然后将叠层放入模具中,合模压制,成为有最终用途的部件。 其他先进的纤维回收技术也展示了保持连续纤维的长度以用于高价值再利用领域的可行性。由福特汽车公司领导、由Cygnet Texkimp(英国诺斯威奇)和 Viritech(英国沃里克郡纽尼顿)参与的FCVGen2.0联盟,其目标是为报废的福特E-Transit储氢罐部件开发并评估可行的回收路线,确保再生纤维的性能,并为再生纤维开发应用,以加速汽车回收技术的产业化。Cygnet部署的纤维回收系统成功地处理了Viritech 的石墨烯纳米材料,并使用DEECOM加压蒸汽回收技术回收了储罐中的碳纤维,然后对回收的纤维进行机械展开并重新缠绕到线轴上,准备重新用于传统的应用,如纤维缠绕、拉挤、编织、单向预浸料和丝束预浸。 Cygnet Texkimp的纤维回收系统从示范储罐中展开连续碳纤维(图片来源:Cygnet Texkimp) 纤维回收系统在推进回收和拆解策略方面发挥着至关重要的作用。将DEECOM纤维回收工艺与广泛的纤维缠绕能力结合起来,为加工并再利用复合材料中的纤维创造了全面的解决方案。 一些专业部门的兴起,如Forvia于2022年11月成立的Materi'Act部门,进一步凸显了回收被整合到汽车供应链中。Materi'Act专注于生产碳足迹降低85% 的可持续材料,涵盖配混物和箔。 就配混物而言,该部门正在开发聚烯烃和苯乙烯等树脂,使用的回收材料和生物基成分高达90%,并通过AI性能预测来确保质量。 回收实践的这种转变,标志着复合材料行业管理材料生命周期的方式发生了重大变化,这种运行模式已扩展到欧洲、亚洲,并将很快扩展到北美,以支持全球汽车供应链。 4亚洲汽车市场 根据 Towards Automotive(印度马哈拉施特拉邦)的研究,亚洲目前是全球汽车复合材料市场的中心,其中亚太地区占1/3的份额,预计在本十年剩余的年份中将以9.0%的复合年增长率增长。Market Data Forecast(印度海得拉巴)认为,消费量的增加是由“强大的汽车生产基地、对轻型汽车(燃油效率)不断增长的需求以及电动汽车解决方案的日益普及”所推动的。事实上,2023年,该地区销售的电动汽车占全球销量的60%以上。 尽管2019年乘用车和商用车的销量有所下降,但中国、日本、韩国和印度等主要汽车制造国仍保持了它们在该领域的领先地位,通过对先进技术的应用和大规模的实施,这些国家推动了增长。 Mordor Intelligence表示,尤其是中国,仍然是全球重要的汽车出口国。根据ATA CFT广州有限公司(中国广州)总经理林刚的分析,中国的碳纤维制造商已在掌握成熟的材料制造技术方面证明了自己的实力,这使得中国制造的碳纤维在汽车和其他应用领域获得了重要的份额。 HRC Group(中国常熟)就是一个明显的例子,凸显了中国汽车行业不断增加高性能复合材料应用的趋势。HRC正在通过使用热塑性复合材料(TPC)、碳纤维和rCF来制造混合的无梁硬壳车身结构,以满足电气化和车辆轻量化的转型需求。 这种混合的碳纤维无梁硬壳车身底盘结构采用了超过110公斤的航空级T700 12K 碳纤维,极大地减轻了重量(图片来源:HRC) HRC的混合无梁硬壳车身技术令仰望U9超级跑车实现了轻量化,这是中国首款以碳纤维为主要结构材料的量产汽车。这一无梁硬壳车身结构在全球同类产品中是最大的,它采用了超过110公斤的碳纤维,与传统的钢铝结构相比,减轻了30%的重量,轻质系数达到0.95。该结构主要由T700 12K 航空级碳纤维制成,这种碳纤维的用量占车身体积的80%,具有54425牛顿米/度的高扭转刚度。HRC采用了10多种连接方法,包括粘合剂粘接和MIG焊接,结合对材料的巧妙铺放,提高了结构性能,同时还适应了复杂的车辆设计。 5材料演变:热塑性复合材料、生物基 与传统的热固性材料相比,热塑性复合材料(TPC)具有更快的加工周期、更高的可回收性和设计灵活性,因此越来越受到汽车行业的青睐。热塑性复合材料(TPC)可实现高速的自动化加工,能缩短生产循环时间,且报废后能通过机械方式得到回收,因而符合循环经济目标,同时能满足大批量生产要求。 Röchling Automotive(德国曼海姆)和 Envalior(德国杜塞尔多夫)展示了TPC 实现汽车部件轻量化的潜力,两家公司通过合作,为梅赛德斯CLE敞篷车制造了一种新的复合材料车顶横梁,取代了传统的镁部件。 Röchling制造的热塑性复合材料(TPC)部件展示了可由混合模塑技术实现的复杂的内部形状(图片来源:Röchling) 这款梅赛德斯横梁是一种形状复杂的部件,必须满足高负载应用需求。Röchling 的混合模塑技术是利用一副模具,实现纤维增强热塑性复合材料的成型与注射成型。主要材料是Envalior提供的连续玻纤增强 Tepex Dynalite 102-RG600,该材料为部件的前缘提供强度并进行加固。Envalior的Durethan BKV50H2.0是50% 玻纤增强的PA6塑料,用于注射成型。 最终设计的部件比之前的镁部件减轻了700克的重量,并将零件数量减少了一半。TPC设计还使底部得到了密封,并与车顶内衬和A柱更好地集成在一起,从而确保了车内外观的一致性和更好的整体强度。 在纤维增强热塑性带材方面,保时捷工程公司(德国魏斯阿赫)的 TABASKO(采用带材的碳纤维轻质结构)方法代表了一种“通过巧妙铺放材料来优化TPC加工”的新方法。该专利工艺使用碳纤维增强聚丙烯(PP)带材制造复合材料部件,可在量产应用中最大程度地提高强度并减轻重量。 该方法解决了汽车制造所需的“优化成本和性能”的问题。目前,许多保时捷汽车部件都由玻纤增强 PP(PP-GFx)制成,而TABASKO方法能够通过对碳纤维带材的巧妙铺放来增强PP,使用的材料更少、壁厚更薄且不影响刚性。与PP-GFx相比,该方法通过不间断地纵向运行碳纤维长丝,将刚度提高了20倍。 最近还兴起了TPC的回收基础设施,该设施可实现循环材料经济,使部件能够被重复回收而不会降低性能。 对于西班牙初创公司Liux(西班牙阿利坎特)而言,回收TPC是其汽车制造战略的重要组成部分。该公司的第一款汽车EV BIG采用的部件,如车门、挡泥板、保险杠和后尾门,甚至是电池壳,均采用Saertex(德国萨尔贝克)的双轴亚麻织物并灌注Swancor(中国台湾南投)的EzCiclo RH512树脂制成。车辆报废后,对其进行拆解,然后将拆解出的部件送到Swancor位于中国台湾和中国大陆的回收工厂,第三家工厂将于今年在罗马尼亚开设。回收过程是:将部件切成小块,放入回收容器中,并倒入Swancor的CleaVER液体,在150℃下放置4小时,以此即可分离出纤维和树脂。CleaVER 溶剂可重复用于多个批次,不会产生废液或废气。 最近启动的一个项目称为FIBIAS++,该项目由法国技术研究所(IRT Jules Verne,法国布格内)领导,合作伙伴包括Compositec(前身为Faurecia Composites)、Stellantis(荷兰Hoofddorp)、IMT Nord Europe(法国杜埃)和模具制造商 CMO(Constructions Métalliques de L'Ouest,法国诺曼底)。该项目专注于为汽车应用开发采用回收材料的TPC,目标是有机片材、玻纤毡增强热塑性塑料(GMT)和夹层结构等复合材料,其主要挑战是,在使用PET等回收材料时,必须确保半结构和结构汽车应用所需要的性能。 FIBIAS++项目的目标是,为先进的汽车应用开发使用回收材料的TPC,并要优先考虑可持续性和性能(图片来源:IRT Jules Verne) 该项目在处理上的创新体现在对消费后和工业后废物的整合上。IMT Nord Europe 首先对“用于制造PET薄膜的塑料瓶碎片”进行检查,然后将这些回收材料用于制造TPC产品或半成品。该组织评估了破碎工艺对材料性能的影响,以在整个回收过程中保持最佳的机械性能。 除TPC外,当涉及到所制造部件的性能时,开发碳纤维或玻璃纤维增强材料的生物基替代品通常被认为是一种妥协。然而,BAMD Composites(英国牛津郡)和 Ariel Motor Co.(英国萨默塞特郡)联手打造了 E-Nomad 概念车的车身,该车身使用可持续纤维技术改善了合作伙伴汽车的性能和环保性。 与传统碳纤维相比,BAMD Composites 的可持续纤维技术可减轻9%的重量,减少73%的碳排放(图片来源:Airel Motor Co.) E-Nomad的车身由天然纤维增强生物复合材料制成,与使用CFRP相比,将重量减轻了9%,同时将生产过程中的碳排放减少了73%。BAMD的制造使用了Ru-bix(英国金斯林)的Halo-S模具材料,从而令模具制造过程中的碳排放减少了5000多公斤。 增强纤维采用的是SHD Composites(英国林肯郡)以预浸料形式提供的北欧亚麻纤维。Bcomp(瑞士弗里堡)从叶脉中获得灵感,所制成的powerRibs大幅面天然纤维增强纱网提供了进一步的加固,增加了更多的强度并减轻了重量。使用后的模具和车身都可以得到回收利用,这为循环经济提供了支持。 宝马与Bcomp合作,展示了天然纤维增强复合材料在外观部件中的应用,如这款后扩散器(图片来源:宝马公司) 宝马集团(德国慕尼黑)最近将Bcomp的天然纤维材料用于量产,这意味着生物基材料的商业化达到一个重要的里程碑。该合作体现了从赛车验证到生产实践的进展,未来,高性能天然纤维材料将被广泛地用于宝马集团量产车的外部和内部组件。这些材料特性为使用编织的和非织造的天然纤维实现全方位的可持续设计以满足品牌语言要求而提供了支持。 6电池保护,电动汽车系统创新 电动汽车的普及,正在创造全新的复合材料应用类别,重点是减重、电池热管理和抗冲击保护。复合材料对于电动汽车的减重尤为重要,因为制造商们希望解决电池组的重量问题,电池组的重量会将车辆总重量增加大约200-450公斤。因此,新型电动汽车通常比内燃机(ICE)汽车使用更多的复合材料,以平衡电池重量与行驶里程和效率之间的关系。复合材料的应用范围从围绕汽车的小规模材料替换到底盘主结构材料。 电动汽车的电池壳市场具有巨大的潜力。根据IDTechEx(英国剑桥)的研究,与铝材相比,复合材料可将电池壳重量减轻40%。电池壳市场涉及的产品包括:电池组盖、托盘、保护板、模块隔板和热管理组件,预计该市场将以每年23.5%的速度增长,到2030年将达到50亿美元的市值。 具有长纤维TPC结构的轻质复合材料电池保护板适用于电动汽车(图片来源:Autoneum) 如,Autoneum(瑞士温特图尔)制造的轻质TPC抗冲击保护板可以保护电动汽车的电池免受冲击、火灾和腐蚀。这些TPC还通过提供隔热而有助于节省能源,从而延长车辆的行驶里程。 这种抗冲击保护板由长纤维热塑性塑料(LFT)制成——这是一种长玻纤增强的PP材料,其中纤维的重量比超过60%。这种材料组合提供了设计灵活性,并且生产过程不产生浪费。在Autoneum的LFT部件中,纤维长度的分布提高了机械强度、抗冲击性和有效载荷的传递,与传统的短纤维热塑性复合材料和现有金属解决方案相比,实现了进一步的改进。 热管理是提高电动汽车电池性能和效率的关键因素。Autoneum材料的导热系数约为0.3瓦/米·开尔文,远低于铝的200瓦/米·开尔文。这种隔热性的显著改善,有助于为车辆带来诸多好处,包括在寒冷天气下减慢电池组的冷却速度以及降低驾驶时的能耗。优化的隔热还通过减少热管理所需的能量而直接有助于延长行驶里程。与金属部件相比,重量减轻了10%或更多,这进一步展示了LFT结构的优势。 电池壳技术的其他方法包括一级汽车供应商考泰斯德事隆(德国波恩)提供的Pentatonic电池壳,其中包含集成了两相浸没式冷却功能的TPC电池座。该系统可实现高传热率,同时在所需的工作温度下最大程度地提高了电池组内的温度均匀性。在制冷过程中,电池本身充当蒸发器,这使得电池热系统能够安全、永久地管理高充电速率下的热负荷。 通过与Siebenwurst GmbH &; Co.(德国 Altmühl)、Akro-Plastic GmbH(德国 Niederzissen)、Envalior 和 Engel(奥地利施韦特贝格)合作,这项技术创新整合了热塑性复合材料的工程经验。 盛禧奥荷兰有限公司对一个 2.8 平方米的电池顶盖进行了测试,该电池顶盖采用DLFT进行加固,由聚碳酸酯制成(图片来源:盛禧奥荷兰有限公司) 在另一种电池壳形式中,盛禧奥荷兰有限公司(荷兰特尔讷岑)的直接长纤维热塑性塑料(DLFT)工艺结合聚碳酸酯(PC),为电动汽车电池组提供保护。DLFT工艺在一个步骤中实现了配混与成型,节省了能源并提高了生产效率,能够生产出坚固、轻质、抗冲击的复合材料部件。PC与连续玻纤或碳纤维增强材料相结合,可以充分利用PC的性能,包括高强度和高韧性、耐久性、耐火性和可回收性。 7轮毂、车身面板用复合材料 几种创新的复合材料轮毂制造方法,为2025年实现可扩展的生产和OEM集成奠定了基础。Borbet GmbH(德国哈伦贝格-赫斯本)的子公司Dymag Technologies Ltd.公司(英国威尔特郡)与Advanced International Multitech Co. Ltd. (简称AIM,中国台湾高雄)合作,为生产碳纤维的混合轮毂创建了先进的生产能力。这项合作可以利用Dymag在碳纤维轮毂技术方面的专业知识、Borbet卓越的铝轮毂生产技能以及AIM强大的制造基础设施,并将使AIM成为中国台湾地区最大的“OEM及售后市场用”碳纤维复合材料制品的生产商。 在另一个复合材料的轮毂应用中,Carbon Revolution plc(澳大利亚吉朗)通过参与捷豹路虎(简称JLR,英国考文垂)的路虎揽胜运动版SV Edition Two的开发,展示了复合材料的轮毂技术以经过验证的生产规模而得到实施。与最接近的同等规格的路虎揽胜运动版P530相比,当配备所有的轻量化选项时,这一23英寸的单件式复合材料轮毂为减轻167.6磅的车辆重量作出了贡献。该制造方法利用了Carbon Revolution 的 Mega-line 生产能力和正在申请专利的Diamond Weave 技术。 复合材料在汽车车身面板中的应用也在快速发展,目前展示的先进加工技术,能满足乘用车、商用货车和公共交通系统对减重、设计灵活性和生产效率的要求。 Ascorium Industries(德国柯尼希斯温特)的 CompoLite 技术就是一个例子,它展示了通过结合喷涂与模压成型技术的半自动化加工,可以为汽车车身应用制造集成的夹芯板。该工艺首先由机器人喷涂大约1毫米厚的Colo-Fast聚氨酯 (PUR),以形成有色、紫外稳定的A级表面,然后引入Aro-Fast芳香族PUR和发泡剂,以在制造过程中创建多孔泡沫结构。 Ascorium的CompoLite产品是在玻璃纤维层或天然纤维层之间使用聚氨酯 (PUR)(图片来源:Ascorium’s Industries) 宝马8系敞篷车的行李箱盖展示了该技术的功能,其特点是在A级表面上印有订制缝线,并在成型过程中集成各种嵌件,这是在铺层和固化过程中使液态PUR围绕组件成型而实现的。该部件展示了美观的品质,同时通过单过程制造展示了生产集成效率。 在Slate Auto(美国密歇根州特洛伊)的电动皮卡车案例中,对聚丙烯复合材料车身面板的实施,是将高度抗凹痕的复合材料车身面板连接到高强度的钢制底盘车架上,从而实现了经济高效的车辆制造。这种PP复合材料结构提供了耐久性和可靠性优势,同时支持订制。 8复杂形状实现可膨胀型芯系统 芯模技术通过解决设计限制、实现中空结构和提高效率而改善了复合材料部件的生产。Alia Mentis(意大利蒙特贝卢纳)的Koridion主动芯成型技术,通过可膨胀型芯材料展示了制造CFRP的新方法。这些材料在成型过程中施加均匀的压力,同时形成整体的加强筋。在将预浸料和预成型的Koridion 芯材放入模压模具中后,通过固化来激活材料,使其膨胀,以在整个型腔内施加高达12 bar 的均匀压力,迫使纤维在模具中移动到所需的位置,同时一步形成加强结构。 在CFRP制造中,Alia Mentis的Koridion技术利用可膨胀芯材来提高效率、增加设计选项(图片来源:Alia Mentis) 该材料的化学配方经过订制,可与树脂的粘弹性行为相匹配,从而在最佳时间内产生所需的压力和压实,适用于在130℃下固化1小时的典型树脂或在230℃下加工并在几分钟内固化的速凝树脂。这种订制可以减少30%-40%的CFRP层,并能确保结构性能,从而显著节省了材料、劳动力和能源。 采用Koridion的K1工艺系统,结合使用Corebon(瑞典马尔默)的感应加热技术,可使能耗比传统的CFRP工艺降低90%,复杂部件如具有整体气管和A级表面的汽车引擎盖的生产循环时间可缩短至8分钟。 9汽车应用的未来是光明的吗? 直至2025年,汽车复合材料行业展现出的特征始终是在商业考虑因素、材料性能、成本和可持续性要求之间产生动态的相互作用。电动汽车的普及加剧了对轻质材料的需求,尤其是在电池结构中,与传统金属相比,复合材料可以大幅减轻重量。与此同时,自动化生产技术的进步正集中在高性能应用上,而回收技术的创新正在有效地解决EOL材料的浪费问题。 全球市场动态在不断变化,复合材料需求在波动,战略性收购在增加。2025年的汽车格局表明,复合材料将在不同的车辆架构中得到更广泛的应用。但采用复合材料的速度将在很大程度上取决于生产效率的持续提高以及降低材料成本的努力,这将使复合材料在更广泛的市场应用中更具可行性。 原文链接:https://www.compositesworld.com/articles/composites-end-markets-automotive-2025








































