2016年4月25日,第十四屆北京國際汽車展覽會在中國國際展覽中心拉開帷幕,康得復合材料有限責任公司(簡稱康得復材)作為參展商, 展示了全球唯一的、由康得集團和康得新集團攜手打造的新能源汽車碳纖維零部件產業生態鏈,吸引了現場觀眾和媒體的極大關注,成為本屆車展的焦點之一。
新能源汽車碳纖維車體及部件產業生態鏈的布局,包括:位于慕尼黑的KDX歐洲復合材料研發中心、KDX雷丁汽車輕量化設計中心、以及德國GFG公司和SGL公司的大批量自動化生產技術支持、中安信的碳纖維產業、康得復合材料的工業4.0版智能化碳纖維車體及部件制造工廠。這一完整的生態鏈將為全球的整車企業提供系統的解決方案,提供從設計、研發、樣件試制、檢測、小批量生產到大規模供貨的全方位服務。
康得復材展館占地270㎡,科技感與未來感十足,集中展示了碳纖維復合材料汽車結構件、覆蓋件等多種碳纖維復合材料車體部件,以及車內智能顯示、KDX智慧窗膜、頂級防爆隔熱膜、汽車裝飾膜等多種配件產品。KDX雷丁汽車輕量化設計中心設計研發的全碳纖維復合材料超級跑車Roadster更是驚艷亮相康得復材展臺,成為車展的一大亮點。
來自康得復材和康得新的全球頂級專家在車展現場與專業媒體記者熱情交流
4月25日的車展現場,世界知名輕量化及碳纖維復合材料領域資深專家、KDX歐洲復合材料研發中心專家委員會主席Klaus Drechsler教授、德國著名汽車輕量化設計專家、KDX-Roding歐洲汽車設計中心聯合總裁Robert Maier、康得復材常務副總裁張保平、康得復材副總裁兼KDX歐洲復合材料研發中心和KDX-Roding歐洲汽車設計中心執行董事何鵬博士接受了記者的聯合采訪,闡述了康得復材如何引領汽車輕量化未來。
汽車輕量化是大勢所趨
面對日益嚴重的環境壓力及能源危機,中國在內的全球大多數國家紛紛制定了嚴格的汽車能耗和排放標準,而汽車的輕量化是降低排放、節約能源的最佳途徑。于此同時,各國紛紛將新能源汽車作為重點發力方向。我國十三五規劃及《中國制造2025》中指出,2025年,中國新能源汽車年銷量將達到汽車市場需求總量的20%,約500萬輛。張保平表示:由于電池技術等方面限制,現在的新能源汽車行駛里程相對較短,因此國內相關政策要求,到2017年新能源汽車通過應用新材料實現車身減重25%、到2020年實現車身減重30%的目標。要實現這一目標,碳纖維復合材料的大量應用將成為唯一的選擇。
碳纖維優勢得天獨厚
那么,如何應用碳纖維實現輕量化呢? KDX歐洲復合材料研發中心教授Klaus Drechsler回顧了碳纖維在汽車行業的應用歷史。碳纖維較早應用于F1賽車,由于碳纖維車身較輕,抗沖擊能力強,大大降低了賽事中的重傷事故。近年來寶馬的i3、i8和新7系的出現,更是掀起了全球汽車碳纖維輕量化的大潮。 “相比傳統車用材料,碳纖維具備得天獨厚的優勢。”KDX-Roding歐洲汽車設計中心聯合總裁Robert Maier介紹說 “碳纖維具有更高的比強度、比剛度,不僅帶來節省能源、增加續航里程,提升性能的好處,還可以全面提高車輛的舒適性、穩定性、安全性和可靠性,帶給汽車產業革命性的變化!
Robert Maier還進行了專業的技術解析:車重每減小10%,油耗可降低6-8%,排放量可降低5-6%,0-100km/h加速性可提升8-10%,制動距離縮短2-7m;車身輕量化后整車重心可實現下移,提升了汽車操縱穩定性,碳纖維還具有極佳的能量吸收率,碰撞吸能能力是鋼的6-7倍、鋁的3-4倍,這進一步保證了汽車安全性,車輛運行更加安全、穩定;此外,碳纖維還具有更高的震動阻尼,可提高整車疲勞強度。基于現有的碳纖維成型工藝,可使車身開發實現集成化,大大減少了零件的種類,減少裝配難度和工作強度。
康得復材和康得集團攜手打造世界唯一、技術領先的新能源汽車碳纖維部件產業生態鏈
中國碳纖維輕量化產業發展面臨多重挑戰。首先,在設計方面,國內人才和資源比較少,特別是從事過碳纖維汽車量產部件設計的人才非常缺乏。其次,在生產工藝方面,傳統的航空航天領域的工藝,生產效率低,產品一致性差,無法滿足汽車規模化生產的要求。還需要特別指出的是,汽車碳纖維零部件生產需要研發、設計、大規模生產的一體化能力,要求企業擁有非常高的綜合實力。
“面對這些挑戰,我們尋求了一個創新的解決之道。”康得復材副總裁何鵬博士介紹說 “我們整合了全球優勢資源,打造了從碳纖維、輕量化設計、材料工藝研發、規模生產技術保障到4.0版智能化制造工廠,給客戶提供全方位的碳纖維輕量化整體解決方案。”
具體而言,何鵬博士介紹說,與研究水平世界領先的德國慕尼黑工業大學碳纖維復合材料研究所合作建立康得新歐洲復合材料研發中心,該研發中心投資2000萬歐元,吸納了德國以及歐洲最先進的復合材料研究資源,為碳纖維的應用持續提供最新技術、為生態鏈提供源源不竭的發展力量。
與全球除寶馬外唯一擁有規模化生產碳纖維汽車部件設計經驗的德國雷丁公司,在慕尼黑合資建立康得新-雷丁歐洲汽車設計中心。以最先進的輕量化理念及設計技術為全球車企開拓輕量化之路。 正是該公司2013年發布了獨立設計研發并制造的全碳纖維復合材料結構跑車Roding Roadster,轟動了業界。
由KDX-Roding歐洲研發中心研發設計的康得新全球領先純碳纖維超級跑車Roadster驚艷亮相
2015年10月,在李克強總理和默克爾總理的共同見證下,康得集團與德國GFG公司就投資4.5億歐元建設 “新能源電動汽車碳纖維復合材料車體以及部件產業化項目”簽署協議。借助寶馬最大碳纖維部件一級供應商德國GFG公司的規模化制造經驗,康得復材將更好地實現碳纖維部件制造的規模化、產業化。
2013年開始,康得集團就開始在河北廊坊建設了年產5100噸高性能碳纖維的生產基地——中安信科技有限公司,其碳纖維生產規模國內第一、技術國際領先,將為集團生態鏈提供關鍵原材料。
同時,生態鏈的核心企業--康得復材打造全球規模最大、技術最先進的4.0版智能化制造工廠,年產150萬件碳纖維部件。采用的新一代HP-RTM、Surface-RTM以及濕法工藝,將成為新能源汽車快速提升產能的強大保障。2014年10月,鐘玉董事長陪同李克強總理訪德期間,向兩國總理匯報了產業生態鏈的建設情況,獲得高度肯定,成為兩國政府重點支持的項目。
對于生產工藝,何鵬博士非常引以為傲,他介紹說:在編織上,我們采用國際一流的多軸向經編設備和編織設備,工作效率遠超國內設備;HP-RTM工藝全自動化生產線是來自歐洲的最新型設備,產品尺寸精度高且穩定,生產周期更短;濕法工藝采用歐洲先進的自動化生產線設備,整個成型周期在3分鐘以內;康得復材Surface-RTM工藝可以進行批量化生產,該技術可使得零件達到A級表面,無需進行表面處理直接噴涂面漆,大大節省后續的周期和成本。
對于碳纖維部件規模化制造的成本, GFG公司董事長Fritzmeier先生表示:碳纖維復合材料之前主要應用在航空航天領域,其工藝主要采用熱壓罐等傳統工藝,產品造價高,生產周期長,效率低,無法滿足汽車大批量生產的要求。但現在這種狀況得到了明顯改變,隨著一批新工藝的出現,如HP-RTM,濕法模壓等,大大提高了碳纖維部件的生產效率,并且碳纖維絲等原材料價格的大幅下降,使碳纖維復合材料在汽車領域的應用變成了可能,寶馬的i3和i8的規模化生產就是很好的案例。
當然很多人都覺得碳纖維材料與金屬材料相比較貴,制約了其在汽車領域的應用發展,尤其是對于低端或者自主品牌汽車,價格尤其敏感。但是碳纖維在汽車輕量化上的應用還具有以下優點:
- 優異的材料性能(輕質,高強,耐腐蝕,高疲勞強度等)
- 多部件功能集成,并可一次成型 ,從而大量減少部件的個數,減少組裝工序和成本。譬如傳統金屬車身一般由250-300個部件組成,而碳纖維車身只需大概50-60個部件
- 通過車體重量的減少,可以系統的減少或者降低整車其他系統的要求,從而可以進一步二次降低整車的質量,減少成本。
綜合以上的考慮,碳纖維部件在大量生產時與金屬相比具有一定的綜合成本優勢,并且長期來看,隨著碳纖維原材料價格不斷下降和新工藝的持續進步,碳纖維材料的競爭力將會越來越強,得到更加廣泛的應用。
開啟元年,康得復材引領中國碳纖維應用4.0時代
“2016年可以說是中國碳纖維復合材料應用4.0時代的元年,全球碳纖維復合材料迎來了真正意義上的春天”康得復材常務副總裁張保平最后做出自己的行業判斷。
他解釋說,每年法國巴黎JEC國際復合材料展覽會,是復合材料發展方向的風向標。與此前多以原材料、設備及工藝技術的展示為主不同,今年JEC展會則以適用于批量生產復合材料汽車部件的解決方案居多,且各種汽車碳纖維部件的展品數量大大超越往屆。由此可見,碳纖維復合材料在汽車行業的應用已經成為熱點。此外,寶馬在擁有全碳纖維結構乘員艙的i3和i8批量投產后,又于2015年推出了碳纖維和金屬混合結構車身的新BMW 7系,為普通汽車輕量化提供了更多的解決方向,也將極大促進碳纖維輕量化的發展速度。
提到碳纖維產業生態鏈的建設及發展情況,張總驕傲的為在場媒體介紹,康得集團高瞻遠矚,打造了從碳纖維原材料、輕量化設計、材料工藝研發、規模制造技術保障到4.0版智能化生產工廠,目前已與包括北汽、上海蔚來、上汽等多家國內汽車公司開展合作,共同推進碳纖維復合材料在汽車輕量化領域的應用。