复合材料轻量化在品牌汽车上应用的趋势与挑战

   我们为了轻量化汽车来到这里,我想无非是两个原因,个就是汽车轻量化这个事,这只狼真的来了,势在必行了,这个工作一定要做了。第二点汽车轻量 化很可能会带来一个新的市场需求,那么我们大家跑到这也是想了解一下这个需求是什么,挑战是什么,所以我们今天这个研讨会主要就是来探索这个事情。

 
  
  接下来就进入到会议的主题,汽车轻量化新材料和先进工艺的应用研讨会,我将做个汇报。
 
  我的题目是“复合材料轻量化技术在品牌汽车上的应用的发展趋势与挑战”,我将先讲一下政策、发展趋势,再讲专门针对轻量化的趋势,以及中间以复合材料为主的轻量化的趋势和挑战。
 
  2015年的四阶段的法规正在紧锣密鼓的进行,大家都忙着汇报,写报告,定计划,来执行2016年。2016年真的要罚款了,大家看一看如果一个主机厂真的年 产一百万辆,2016年没有达标的话,将受到10亿以上的罚款,所以主机厂做轻量化不是自愿而是被逼出来的,并且政策将越来越严苛。可以看到去年品牌 和合资品牌,按照法规上油耗的一个情况,我们可以看到品牌做得比较好的像吉利汽车都不错,合资品牌像奔驰、广汽都做得还是很成功的,但也有做 得不好的,他们就要小心了,因为如我此前所说的:狼真的来了,要动真格了,所以轻量化是势在必行。节能技术有很多的方法,这是方法和成本的比较,我们 看到节能是有成本为代价的,那么这些不同的方法根据去年李军院士做的一个调研我们可以看到节约1.1升油平均代价按照A~C级车成本是不一样的,都是有代 价的。那么我们轻量化就在这个挑战里应运而生了,目前汽车的发展趋势就是信息化、智能化和低碳化,过去什么安全化、舒适化、时尚化已经是过去的事了,今后 的汽车发展趋势便是信息化、智能化和低碳化了,轻量化就是从低碳化这边引申出来的一个新机遇。
 
  如果从简单的公式看,我们发现当汽车如果跑 到百公里或者120公里以下的时候,百分之七八十都是跟重量相关的油耗,而跑到120、100以上的时候,风阻就成了油耗的阻力。我们说减重对节能减排是 有很大的好处的,那么这里面有一个常规的公式,行业里公认的,减重10%,油耗可以降低6%~8%,排放降低5%~6%,这些都是行业里公认的东西。到底 怎么样呢?我们看下面,发动机的效率已经做了很多年了,非常难,那么减重这个工作我们现在还做的不是很多,所以还有很大的潜力。那么轻量化为什么要做呢? 我再强调,个理由就是的法规,法规规定,你是没有办法的,尤其到2020年要做到5.0升油的时候,主机厂是很难的。
 
  另外我 也做了一个实验,汽车协会正在做的,我们买了一批车去跑,看看其实除了油耗它的综合性能提升还是很大的,当加速性能减了一百公斤以后,加速功能便可提 升8%~10%。简单说如果在一个C级车上能提升1秒都是非常不得了的事情,在我们汽车行业里从9秒提升到8秒,这在动力要求里面是非常高的。可我们减重 一百公斤以后加速性能提升1秒,制动性能减少2~7米,那就能拯救很多的生命,所以减重不仅仅是一个油耗的节约,还是一个综合性能的提升,为整车的综合性 能和效益都有非常大的好处,这个就是我们要做减重的原因之二。
 
  原因之三,新能源车也亟需减重,因为新能源车电池十分重,比如宝马A3的电 池重达280公斤,一般我们品牌纯电动车的电池净重都在300~400公斤才能达到150公里以上的续航历程,所以新能源车的减重也到了一个刻不容缓 的地步,如果不减重这个续航历程就要减少,电池容量就要增大。
 
  原因之四,我们这个行业里对减重的认识还是不充分的,减重一百公斤,看起来 成本是要增加,实际上成本并没有增加,这个在我的分析里面已经说的很清楚了。把一公斤的金属用到车里面去,综合成本大概是15~17块,非金属还要更高, 到35块,这样你减重1公斤的话,实际上就能节省15~35块钱,这个钱就被补贴到由于你的减重过程中的一些成本的上升,行业里对这个认识是不够充分的, 所以我们有一些好的方案迟迟没有得到执行。
 
  还有是节能,以及一些综合性能的提升,这些都是可以节约的,这有一个认识的过程,这对于我们品牌来说尤甚。
 
  轻量化是可以从这几个方面考虑的,大家看到除了结构优化,主要是新材料、新技术、新工艺的应用。从历史上看,以奥迪为例,21世纪以前,由于配置的增加,总 重量也是逐步增加的,21世纪以后这个重量却在逐步地减少。目前各个先进的主机厂其实是有明确减重目标的,从08、09年他们就已经开始做了,相比之下, 我们品牌就慢了一步。
 
  实际上他们也是按照这个做的,2014年上市的车相比过去的车型已经有50~60公斤的减重,减重效果是非常明显的,有典型意义的就是这个车,我把它全部 解析了,就是新科鲁兹。它减重130~150公斤,白车身减重74公斤,把油箱减了8升,续航历程还提高了100公里,而它的售价基本一致,都是12万级 别的售价。我也把这个做了一个详细的对标,发现它的轴距、轮距虽然减少了,但它的内部空间还增加了,行李厢空间也增大了,作为一个合资品牌企业,他们已经 做得非常了不起了,这也是值得我们学习的地方。
 
  后排纵向空间增加,头部空间增加,行李厢空间增加,而总尺寸减少,总重量减少了140公斤左右,售价没有太多的改变,这是一个了不起的革命性的变化,值得我们好好学习,我还在研究,我认为我们应该学习一些他们好的先进的技术和经验。
 
  比较一下品牌和合资品牌的差距,我们会看到我们的总量在轿车方面有5%~10%的差异,商务车更多。主要的原因之一就是复合材料的应用,也就是塑料复合 材料的应用比较少。这些材料主要就是SMC、这一类的复合材料在合资品牌车上用的比较多,或者以塑代钢,我们用的相对比较少,你用钢来做,钢的比重 7.8,它的重量自然就上去了。这是我们的车平均重5%~10%的一个主要的原因,所以我在行业里提出一个所谓的品牌复合材料应用,轻量化应用的所谓 四步曲。第二步是要用到复合型材料,SMC、BMC、LF这一类材料的应用,这就是目前主机厂做轻量化工作发展的趋势,如果你们有这方面的专长可以和我们 的工程师联系,把握住这个市场和前景。举例来说,用玻型复合材料来做零部件的以塑代钢是一个好的方案,作为一个供应商要打入到汽车行业里去是很难的,只有 从新材料、新技术、新工艺这方面走,才会比较容易突破。
 
  后背门轻量化在二十年前都有了,品牌主机厂却刚刚才开始做。后背门的轻量化目前我们也正在研究。
 
  第三步就是碳纤维的技术,这部分可以说是汽车行业或者汽车行业三年到五年内的一个发展趋势,因为将来PK就是三大材料去PK,看看用在哪个地方,也 许是混合使用,也许是搭配使用。但碳纤维作为三大材料,我想应该是更后一步的市场前景。因为飞机7字头的,787以上的飞机80%的材料都已经是碳纤维 了,重量的50%、材料的80%,不仅是为了减重,它的MH效果都带来了非常有利的影响,为我们传统的汽车工业带来了一个榜样。
 
  另外成功 的案例就是宝马A3,这个车是真正成功的案例,去年卖了1.6万台,全碳纤维车身。去年这款高端车又上市了,据说有,但我没有看到,相比白菜价的宝马 A3,高大上的宝马A8用了更多的碳纤维材料,当然价格也不菲,去年已经上市了。这个就是颠覆了传统的设计理念和产品开发理念,上车体全部碳纤维的,下车 体铝合金的。所有的外覆盖件,在2013年欧洲车身会议上有展示,所有的外覆盖件基本上是工程塑料的,做内外饰件的企业应该看到这个趋势,同时要掌握这个 发展的趋势,你才能有突破口。如果你不从新的突破点去突破,你是没有前景的,是非常艰难的。我开玩笑说车身的弟兄们可能再过几年就要有危机感了。
 
  车身50%多以上是碳纤维加上25公斤的黏胶,整个用了很少量的金属。那么怎么做的?从元丝到碳丝到零部件,一个产业链,它用了高压电工艺,都是和传统工艺 不一样的。这个件我们白车身一般算大件吧,LIFE模块,34个件组成,用了很多的集成技术,非常优秀,已经量产了,为我们开了一个先例。所有的过程都是 黏胶,是陶氏的胶,用模块化的设计。它的装备厂,跟传统的流水线也一样,尤其是下一代的宝马7系、5系,宝马7系应该今年上市了,也用了大量的碳纤维来做 车身,但它是金属和碳纤维混杂的,因为碳纤维的成本太高。所以我说将来的材料一定是混搭的,不可能再分内外饰。这是对传统工艺的一种挑战。我们传统四大工 艺,冲压就变成RTM工艺;焊装没有了,是黏接;涂装不需要了,碳纤维不腐蚀,寿命是永久的;总装也完全不一样,这就是对整个装备工艺的一个革命性的改 变,对OEM来说也是革命性的挑战。
 
  我们品牌做了什么事呢?做了一些样件来表示做了,步应该这样做,但大家 注意到没有外覆盖件是没有用碳纤维的,因为成本太高,功能也不需要,外表面质量也达不到,但我们现在做的都是一些样件,都是为了展示用的,没有真正去研 究,甚至做了一些样车,但没有真正深入去研究碳纤维,怎么去发挥碳纤维的作用,大限度的发挥它的作用,来好好的研究低的成本,高效率的材料、工艺、 设计、评价、维修、回收,这些扎实的工作我们还远远没有开展开来。不仅对你们,在行业里我也是这样说的,我们会面临一系列这样的挑战。那么我们开始做了 吗?今年开始了,但做的还差得很远,宝马从2003年做到2013年上市整整十年,我们品牌汽车能不能在政府引导下把这个时间缩短一下,因为我们已经 有榜样在那边了。目前我们的碳纤维原材料是产能过剩的,去年有2万吨左右,但我们在市场上销的国产碳纤维只有2千吨,进口了5、6万吨,质量远远不行。制 备就更差了,这样的供应商目前没有,高压RTM的设备制造商没有一家买到,目前一家都没有。怎么去做这个事?还有连接、装备、黏接、维护、回收等等, 怎么做低成本高效率的汽车生产,是对我们整个行业的一个巨大挑战,这对我们在座很多供应商来说也是一个商机吧。
 
  宝马用了十年做了一个完整的产业链,成功上市了,将如何做,让我们拭目以待。
 
  刚才说了碳纤维产量过剩,工信部在去年成立了碳纤维复合材料联盟,六个口,风力发电、能源、电子、航天航空等等,我是汽车口的负责人,希望能通过产业的拉 动,带动整个产业链的发展,今年在春节前后制定的十三五规划里面,科技部就已经把碳纤维轻量化技术在新能源里面应用,列入了十三五计划。这是我定的一 个保守的计划,他们当时定8千吨,我说不可能,大概碳纤维到2025年我们能用到4千吨就已经很不错了,在新能源车上先应用来做一些汽车轻量化的开发。
 
  科技部的重大专项里面明确规定了国产碳纤维在汽车领域的用量,也是按照我的初步预计来写的,现在的科技专家专项小组也正在论证这个事情,据说几个星期前已经 通过了。这样形成一个轻量化技术在新能源汽车上应用的实施目标,同时分几个阶段把它用到新能源车上去。我们要把相应配套的生产线等建立起来,总的技术路线 就是要从原材料一直到零部件,要把它完善。
 
  创新点,就如刚才所说的是一个全新的产业链,一个全新的领域,需要我们在座的还有我们汽车行业同仁一同来努力。这样带来一些新的行业的突破,会带来很多的机遇,这就是我给大家介绍的一个整体的情况。
 
  长安汽车现在在做一个碳纤维的顶盖和地板,和中科院一起合作,我给他们定了一个比较能实现的成本和效率目标,希望能找到适于批量化规模生产的成本比较低的工 艺材料、黏胶,再做详细的研究,以及工业自动化的研究,希望我们能做一些技术储备,能完成整个碳纤维的,我们叫黑车身的所谓的梦,谢谢大家,我的发言 完毕。