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汽车行业的新型复合材料

2019-02-15

 

每年,所有大型贸易会展的谈话都是一样的:今年将是汽车行业新型复合材料的“大年”。还没有发生这种逐步的变化,也没有出现质疑它是否会发生许多问题,但证据在于所收订单和商品交易量正在逐渐增加,而且应用领域也正在不断扩张。

 

汽车行业复合材料的炒作主要围绕着它们的强度重量比。立法和竞争将使这个领域成为关注焦点;减少10%的重量同时却可以提高7%的燃料转化效率。

 

在汽车行业中使用复合材料并不是唯一的解决方案,它们也不像前一篇文章所讨论的那样没有任何缺点。轻质金属及其合金或改善后的高强度钢是最有发展前景的领跑者。除了较有竞争力的减重优势,先进的金属材料在熟悉它们的处理和修复以及报废的机会上也有更多的优势,这与这些行业实现循环经济的目标有很大关系。

 

当然,复合材料长期以来都用在跑车和赛车当中,而高档车中使用复合材料的比例预计在近几年就会增长。宝马(BMW)是唯一一家使用添加碳纤维来增强聚合物(CFRP)材料的大空间低成本的汽车制造商,但在其他地方,几乎所有汽车制造商都拥有合作伙伴,或者与一家大型碳纤维供应商开展合作项目。

 

IDTechEx公司已经对这个行业领域进行了广泛的研究分析,并且在这篇报告中可以对这个行业进行全面了解。

 

传统车辆将会使用复合材料吗?

 

人们一直关注车身结构CFRP的零部件上,但其自身许多缺点已经阻止了这种情况出现在制造出的大型车辆上。IDTechEx公司预测,使用多种材料的解决办法将可能实施,一些汽车制造商已经在寻求制造复合材料零部件,昂贵的碳纤维复合材料可以用来在只有有需要的地方提高刚度。

 

图片来源:IDTechEx和Hexion

 

除了用在汽车车身,复合材料还有的一个关键的潜在应用领域是在车轮上。车轮有很高的结构要求,需要有很大的固定重量,并且由于旋转质量而带来的负面影响更大,这对于HGVs的大车轮也更为重要。目前有几个具体的实例,仅限于使用在非常高端的汽车上,但预计在不久之后也会出现在HGVs和大型汽车上。

 

在这个领域,天然纤维也在增加投入。麻类品种(包括亚麻、大麻和黄麻)的知名度日益突出,不仅是由于其有利的性能,而且还增大了该领域生命周期评估考虑因素的压力。这里的一个主要问题是提供的材料能否可以以满足需求的速度增长。

 

我们是否正在摆脱硬壳式设计?

 

汽车行业是一个非常传统保守的行业,并不容易发生变化。标准的高容量汽车是一种硬壳式结构,这是车身在结构与设计上密不可分的地方,但在这方面可以有越来越多的创新,高性能复合材料可以发挥出非常大的作用。 

 

遥远的英国已经使用他们称为Axontex的编织碳纤维材料,来开发有成本效益的汽车空间框架。汽车空间框架要完成所有承载要求,并且其外部面板是非结构性的。他们相信到2018年中期,将会有一款大型汽车应用这项技术。

 

来自戈登·默里设计公司的iStream是另一个对重新思考传统汽车的人。在传统汽车中,使用复合材料夹层板与钢管结合在一起,可以大大降低重量。该项设计将由雅马哈公司在2019年其主题城市汽车进入汽车世界。雅马哈公司将于2019年推出这款设计与他们的Motiv城市汽车一起投入汽车领域使用。

 

对于汽车行业来说,他们的车队仍需要减轻重量,但这最终是否是正确的解决方案,仍有待商榷。

 

原文来自printedelectronicsworld