原文：http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=244&news_id=5158 在量產(chǎn)車(chē)領(lǐng)域，歐美選擇CFRP&鋁材的材料工藝路線(xiàn)
各國(guó)汽車(chē)油耗和尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)不斷趨嚴(yán)，由于汽車(chē)輕量化能夠兼顧提高燃油經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的雙重目標(biāo)，使得壓力機(jī)設(shè)備制造商和機(jī)械加工企業(yè)紛紛注意到在汽車(chē)輕量化中扮演重要角色的碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）和鋁材,本文對(duì)上述兩種關(guān)鍵材料在汽車(chē)領(lǐng)域、材料領(lǐng)域、機(jī)械加工領(lǐng)域的最新動(dòng)向和趨勢(shì)進(jìn)行了闡述。
目前為止，對(duì)汽車(chē)廠(chǎng)商而言，CFRP僅以運(yùn)動(dòng)跑車(chē)為中心得到使用，伴隨全球環(huán)境監(jiān)管力度的加強(qiáng)，對(duì)車(chē)輛的輕量化和改善燃油經(jīng)濟(jì)性的呼聲日益增高，未來(lái)在量產(chǎn)車(chē)零部件上有望進(jìn)一步擴(kuò)大CFRP的應(yīng)用范圍，根據(jù)不同行業(yè)領(lǐng)域需求增長(zhǎng)的預(yù)期，三井物產(chǎn)相繼向與CFRP相關(guān)的海外企業(yè)出資。
CFRP的應(yīng)用實(shí)例包括：日產(chǎn)運(yùn)動(dòng)跑車(chē)Fairlady Z及GT-R。CFRP材料在GT-R車(chē)型繼車(chē)底擾流板之后，又陸續(xù)在傳動(dòng)軸、行李箱蓋、保險(xiǎn)杠等零部件上得到使用。豐田除了在其運(yùn)動(dòng)跑車(chē)NSX的車(chē)頂和車(chē)底板部分，還在燃料電池汽車(chē)FCV的氫燃料儲(chǔ)罐上使用了CFRP材料。豐田在雷克薩斯LC及普銳斯PHV的后門(mén)結(jié)構(gòu)零部件中采用CFRP，實(shí)現(xiàn)大幅輕量化。在量產(chǎn)車(chē)上使用CFRP仍屬稀少，期待日后的進(jìn)一步擴(kuò)大使用。
■提升燃油效率，降低生產(chǎn)成本，CFRP增速發(fā)展
各大汽車(chē)生產(chǎn)商對(duì)采用鋁材持積極態(tài)度，在豪華車(chē)領(lǐng)域歐美廠(chǎng)商比日本廠(chǎng)商領(lǐng)先一步，一個(gè)很好的例子是美國(guó)福特汽車(chē)公司（Ford Motor）。該公司2015款越野皮卡F150采用全鋁車(chē)身，與老款相比實(shí)現(xiàn)320kg的輕量化效果。美國(guó)特斯拉（Tesla）的電動(dòng)汽車(chē)Model S同樣采用了全鋁合金車(chē)身。
碳纖維是由聚丙烯腈（PAN）為原料，在惰性氣體氛圍下加熱，將碳以外的元素都予以去除的無(wú)機(jī)纖維。比重是鐵的1/4，比強(qiáng)度卻是鐵的10倍，尺寸穩(wěn)定性、耐熱性和耐化學(xué)性?xún)?yōu)良。與不同種類(lèi)的熱固性及熱塑性基體樹(shù)脂組合，加工制成的復(fù)合材料稱(chēng)為CFRP。
CFRP最早在量產(chǎn)車(chē)上使用的背景是汽車(chē)廠(chǎng)商追求車(chē)體輕量化、提高燃油經(jīng)濟(jì)性和成型技術(shù)，以及降低生產(chǎn)成本。CFRP每單位重量的生產(chǎn)成本被看做是鋼鐵的5-10倍，早期主要需求是源于F1（一級(jí)方程式賽車(chē)）和歐洲的豪華汽車(chē)。
■碳纖維廠(chǎng)商，領(lǐng)先的成型加工技術(shù)
在成型技術(shù)的研發(fā)上擁有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的是碳纖維制造商?hào)|麗、帝人、三菱化學(xué)。在量產(chǎn)車(chē)、壓力容器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片等領(lǐng)域圈地占位，積極收購(gòu)擁有成型方法研發(fā)能力和核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)。
由于碳纖維制造商通常對(duì)樹(shù)脂的理解也十分豐富，可將成型時(shí)間大幅降低到數(shù)分鐘以?xún)?nèi)，在CFRP的研發(fā)上投入大量精力，能夠?yàn)槠?chē)廠(chǎng)商提供其所需的形狀復(fù)雜的車(chē)用零部件。
東麗以其成熟的纏繞成型技術(shù)向眾多日系汽車(chē)廠(chǎng)商供貨了使用其碳纖維及CFRP材料制造的傳動(dòng)軸，三菱化學(xué)旗下的碳纖維復(fù)合片材（Sheet Mould Compound，SMC）制成的快速加工CFRP自2017年起被豐田的普銳斯插電混動(dòng)車(chē)（ PHV）的骨架零部件所采用。
■各鋁材生產(chǎn)商擴(kuò)大海外生產(chǎn)
根據(jù)日本鋁業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2016年度面向汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域（內(nèi)需）的壓延鋁材（板材類(lèi)與擠壓品類(lèi)的合計(jì)）的出貨量為301546噸，相比去年增加4.9%，連續(xù)5年實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)。以最近的2017年5月單月情況來(lái)看，車(chē)用鋁板材的出貨量是近年來(lái)5月的最高紀(jì)錄。
汽車(chē)制造商和汽車(chē)零部件制造商的海外采購(gòu)需求較強(qiáng)，壓延鋁生產(chǎn)商陸續(xù)加強(qiáng)海外生產(chǎn)體系建設(shè)。以神戶(hù)制鋼為例，其中國(guó)天津工廠(chǎng)從5月期正式開(kāi)工生產(chǎn)汽車(chē)頂棚蓋和車(chē)頂用鋁板材。根據(jù)該公司估計(jì)，中國(guó)市場(chǎng)目前的鋁板材年需求約為5萬(wàn)噸，到2025年可能會(huì)迅速擴(kuò)大到超過(guò)30萬(wàn)噸。
“中國(guó)的環(huán)保法規(guī)也在向發(fā)達(dá)國(guó)家看齊，對(duì)汽車(chē)油耗等限制的日趨嚴(yán)格，汽車(chē)輕量化刻不容緩。”神鋼集團(tuán)董事長(zhǎng)川崎博也表示。
■ 環(huán)保規(guī)定、沖壓機(jī)的高性能、多功能化
日本神鋼集團(tuán)（即神戶(hù)制鋼，KOBELCO）在其真岡制造所內(nèi)預(yù)計(jì)新設(shè)一條車(chē)用鋁板材生產(chǎn)專(zhuān)線(xiàn)，同時(shí)在美國(guó)持續(xù)積極投資，建設(shè)生產(chǎn)用于保險(xiǎn)杠等的鋁擠壓部件和用于汽車(chē)懸掛的鋁鍛造部件的工廠(chǎng)。
日本聯(lián)合鋁業(yè)公司（即日鋁全綜，UACJ）于2016年11月宣布投資550億日元增強(qiáng)其在泰國(guó)和美國(guó)的壓延鋁生產(chǎn)能力，除了應(yīng)對(duì)因人口增長(zhǎng)導(dǎo)致的鋁制飲料罐需求增長(zhǎng)，更由于隨著對(duì)汽車(chē)油耗等限制的日趨嚴(yán)格，公司計(jì)劃增產(chǎn)有助于改善汽車(chē)油耗的車(chē)用鋁材，因此調(diào)整全球生產(chǎn)布局。
面對(duì)CFRP材料和鋁材在汽車(chē)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大的應(yīng)用，各家壓力機(jī)公司也紛紛提高了應(yīng)對(duì)能力。日本會(huì)田工程技術(shù)有限公司（AIDA）是美國(guó)特斯拉（Tesla）和英國(guó)捷豹路虎（Jaguar Land Rover，JLR）鋁外板成型用超大型沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的提供商，該公司高層鈴木利彥認(rèn)為“未來(lái)汽車(chē)的骨架零部件也會(huì)向更高程度‘鋁化’方向發(fā)展，對(duì)鋁材的需求將更加旺盛”。
■ 材料與加工，推動(dòng)雙方面發(fā)展的新技術(shù)
公司意識(shí)到鋁材易滑和表面容易劃傷的問(wèn)題，故而設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的搬運(yùn)系統(tǒng)，搬運(yùn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了“能將制造車(chē)門(mén)和車(chē)頂所需的鋁材與鐵材進(jìn)行混雜搬運(yùn)的裝置”，陸續(xù)接到來(lái)自行業(yè)內(nèi)的訂單。
在CFRP方面，小松產(chǎn)業(yè)機(jī)械（komatsu）的川西社長(zhǎng)表示“正在與多所院校共同推進(jìn)新型材料加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)”。復(fù)合材料加工設(shè)備制造商的中堅(jiān)力量之一的榎本機(jī)工株式會(huì)社，與放電精密加工研究所積極展開(kāi)產(chǎn)研合作，成功研發(fā)了可高速成型碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（CFRTP）的伺服驅(qū)動(dòng)螺旋壓力機(jī)。
相信在不久的將來(lái)，借著汽車(chē)市場(chǎng)需求擴(kuò)大的東風(fēng)，日本CFRP&鋁材的材料與加工廠(chǎng)商會(huì)加快對(duì)CFRP與鋁材在材料及加工兩方面的技術(shù)研發(fā)進(jìn)程，進(jìn)一步推廣領(lǐng)域應(yīng)用。
各國(guó)汽車(chē)油耗和尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)不斷趨嚴(yán)，由于汽車(chē)輕量化能夠兼顧提高燃油經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的雙重目標(biāo)，使得壓力機(jī)設(shè)備制造商和機(jī)械加工企業(yè)紛紛注意到在汽車(chē)輕量化中扮演重要角色的碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）和鋁材,本文對(duì)上述兩種關(guān)鍵材料在汽車(chē)領(lǐng)域、材料領(lǐng)域、機(jī)械加工領(lǐng)域的最新動(dòng)向和趨勢(shì)進(jìn)行了闡述。
目前為止，對(duì)汽車(chē)廠(chǎng)商而言，CFRP僅以運(yùn)動(dòng)跑車(chē)為中心得到使用，伴隨全球環(huán)境監(jiān)管力度的加強(qiáng)，對(duì)車(chē)輛的輕量化和改善燃油經(jīng)濟(jì)性的呼聲日益增高，未來(lái)在量產(chǎn)車(chē)零部件上有望進(jìn)一步擴(kuò)大CFRP的應(yīng)用范圍，根據(jù)不同行業(yè)領(lǐng)域需求增長(zhǎng)的預(yù)期，三井物產(chǎn)相繼向與CFRP相關(guān)的海外企業(yè)出資。
CFRP的應(yīng)用實(shí)例包括：日產(chǎn)運(yùn)動(dòng)跑車(chē)Fairlady Z及GT-R。CFRP材料在GT-R車(chē)型繼車(chē)底擾流板之后，又陸續(xù)在傳動(dòng)軸、行李箱蓋、保險(xiǎn)杠等零部件上得到使用。豐田除了在其運(yùn)動(dòng)跑車(chē)NSX的車(chē)頂和車(chē)底板部分，還在燃料電池汽車(chē)FCV的氫燃料儲(chǔ)罐上使用了CFRP材料。豐田在雷克薩斯LC及普銳斯PHV的后門(mén)結(jié)構(gòu)零部件中采用CFRP，實(shí)現(xiàn)大幅輕量化。在量產(chǎn)車(chē)上使用CFRP仍屬稀少，期待日后的進(jìn)一步擴(kuò)大使用。
PAN基碳纖維復(fù)合材料（成型加工產(chǎn)品）的世界市場(chǎng)
（柱狀圖為材料種類(lèi)，藍(lán)色為碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料，綠色為碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料；折線(xiàn)圖為市場(chǎng)年產(chǎn)值，單位：億日元）
（柱狀圖為材料種類(lèi)，藍(lán)色為碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料，綠色為碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料；折線(xiàn)圖為市場(chǎng)年產(chǎn)值，單位：億日元）
■提升燃油效率，降低生產(chǎn)成本，CFRP增速發(fā)展
各大汽車(chē)生產(chǎn)商對(duì)采用鋁材持積極態(tài)度，在豪華車(chē)領(lǐng)域歐美廠(chǎng)商比日本廠(chǎng)商領(lǐng)先一步，一個(gè)很好的例子是美國(guó)福特汽車(chē)公司（Ford Motor）。該公司2015款越野皮卡F150采用全鋁車(chē)身，與老款相比實(shí)現(xiàn)320kg的輕量化效果。美國(guó)特斯拉（Tesla）的電動(dòng)汽車(chē)Model S同樣采用了全鋁合金車(chē)身。
碳纖維是由聚丙烯腈（PAN）為原料，在惰性氣體氛圍下加熱，將碳以外的元素都予以去除的無(wú)機(jī)纖維。比重是鐵的1/4，比強(qiáng)度卻是鐵的10倍，尺寸穩(wěn)定性、耐熱性和耐化學(xué)性?xún)?yōu)良。與不同種類(lèi)的熱固性及熱塑性基體樹(shù)脂組合，加工制成的復(fù)合材料稱(chēng)為CFRP。
CFRP最早在量產(chǎn)車(chē)上使用的背景是汽車(chē)廠(chǎng)商追求車(chē)體輕量化、提高燃油經(jīng)濟(jì)性和成型技術(shù)，以及降低生產(chǎn)成本。CFRP每單位重量的生產(chǎn)成本被看做是鋼鐵的5-10倍，早期主要需求是源于F1（一級(jí)方程式賽車(chē)）和歐洲的豪華汽車(chē)。
三菱化學(xué)利用新技術(shù)制成的后車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)部件（切面圖）
■碳纖維廠(chǎng)商，領(lǐng)先的成型加工技術(shù)
在成型技術(shù)的研發(fā)上擁有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的是碳纖維制造商?hào)|麗、帝人、三菱化學(xué)。在量產(chǎn)車(chē)、壓力容器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片等領(lǐng)域圈地占位，積極收購(gòu)擁有成型方法研發(fā)能力和核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)。
由于碳纖維制造商通常對(duì)樹(shù)脂的理解也十分豐富，可將成型時(shí)間大幅降低到數(shù)分鐘以?xún)?nèi)，在CFRP的研發(fā)上投入大量精力，能夠?yàn)槠?chē)廠(chǎng)商提供其所需的形狀復(fù)雜的車(chē)用零部件。
東麗以其成熟的纏繞成型技術(shù)向眾多日系汽車(chē)廠(chǎng)商供貨了使用其碳纖維及CFRP材料制造的傳動(dòng)軸，三菱化學(xué)旗下的碳纖維復(fù)合片材（Sheet Mould Compound，SMC）制成的快速加工CFRP自2017年起被豐田的普銳斯插電混動(dòng)車(chē)（ PHV）的骨架零部件所采用。
壓延鋁制品在汽車(chē)領(lǐng)域的出貨量（根據(jù)日本鋁業(yè)協(xié)會(huì)提供的資料整理而成）
■各鋁材生產(chǎn)商擴(kuò)大海外生產(chǎn)
根據(jù)日本鋁業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2016年度面向汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域（內(nèi)需）的壓延鋁材（板材類(lèi)與擠壓品類(lèi)的合計(jì)）的出貨量為301546噸，相比去年增加4.9%，連續(xù)5年實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)。以最近的2017年5月單月情況來(lái)看，車(chē)用鋁板材的出貨量是近年來(lái)5月的最高紀(jì)錄。
汽車(chē)制造商和汽車(chē)零部件制造商的海外采購(gòu)需求較強(qiáng)，壓延鋁生產(chǎn)商陸續(xù)加強(qiáng)海外生產(chǎn)體系建設(shè)。以神戶(hù)制鋼為例，其中國(guó)天津工廠(chǎng)從5月期正式開(kāi)工生產(chǎn)汽車(chē)頂棚蓋和車(chē)頂用鋁板材。根據(jù)該公司估計(jì)，中國(guó)市場(chǎng)目前的鋁板材年需求約為5萬(wàn)噸，到2025年可能會(huì)迅速擴(kuò)大到超過(guò)30萬(wàn)噸。
“中國(guó)的環(huán)保法規(guī)也在向發(fā)達(dá)國(guó)家看齊，對(duì)汽車(chē)油耗等限制的日趨嚴(yán)格，汽車(chē)輕量化刻不容緩。”神鋼集團(tuán)董事長(zhǎng)川崎博也表示。
日本神鋼位于中國(guó)天津工廠(chǎng)內(nèi)的表面處理生產(chǎn)線(xiàn)
■ 環(huán)保規(guī)定、沖壓機(jī)的高性能、多功能化
日本神鋼集團(tuán)（即神戶(hù)制鋼，KOBELCO）在其真岡制造所內(nèi)預(yù)計(jì)新設(shè)一條車(chē)用鋁板材生產(chǎn)專(zhuān)線(xiàn)，同時(shí)在美國(guó)持續(xù)積極投資，建設(shè)生產(chǎn)用于保險(xiǎn)杠等的鋁擠壓部件和用于汽車(chē)懸掛的鋁鍛造部件的工廠(chǎng)。
日本聯(lián)合鋁業(yè)公司（即日鋁全綜，UACJ）于2016年11月宣布投資550億日元增強(qiáng)其在泰國(guó)和美國(guó)的壓延鋁生產(chǎn)能力，除了應(yīng)對(duì)因人口增長(zhǎng)導(dǎo)致的鋁制飲料罐需求增長(zhǎng)，更由于隨著對(duì)汽車(chē)油耗等限制的日趨嚴(yán)格，公司計(jì)劃增產(chǎn)有助于改善汽車(chē)油耗的車(chē)用鋁材，因此調(diào)整全球生產(chǎn)布局。
面對(duì)CFRP材料和鋁材在汽車(chē)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大的應(yīng)用，各家壓力機(jī)公司也紛紛提高了應(yīng)對(duì)能力。日本會(huì)田工程技術(shù)有限公司（AIDA）是美國(guó)特斯拉（Tesla）和英國(guó)捷豹路虎（Jaguar Land Rover，JLR）鋁外板成型用超大型沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的提供商，該公司高層鈴木利彥認(rèn)為“未來(lái)汽車(chē)的骨架零部件也會(huì)向更高程度‘鋁化’方向發(fā)展，對(duì)鋁材的需求將更加旺盛”。
日本會(huì)田工程技術(shù)有限公司位于JLR英國(guó)工廠(chǎng)內(nèi)的沖壓機(jī)
■ 材料與加工，推動(dòng)雙方面發(fā)展的新技術(shù)
公司意識(shí)到鋁材易滑和表面容易劃傷的問(wèn)題，故而設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的搬運(yùn)系統(tǒng)，搬運(yùn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了“能將制造車(chē)門(mén)和車(chē)頂所需的鋁材與鐵材進(jìn)行混雜搬運(yùn)的裝置”，陸續(xù)接到來(lái)自行業(yè)內(nèi)的訂單。
在CFRP方面，小松產(chǎn)業(yè)機(jī)械（komatsu）的川西社長(zhǎng)表示“正在與多所院校共同推進(jìn)新型材料加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)”。復(fù)合材料加工設(shè)備制造商的中堅(jiān)力量之一的榎本機(jī)工株式會(huì)社，與放電精密加工研究所積極展開(kāi)產(chǎn)研合作，成功研發(fā)了可高速成型碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（CFRTP）的伺服驅(qū)動(dòng)螺旋壓力機(jī)。
相信在不久的將來(lái)，借著汽車(chē)市場(chǎng)需求擴(kuò)大的東風(fēng)，日本CFRP&鋁材的材料與加工廠(chǎng)商會(huì)加快對(duì)CFRP與鋁材在材料及加工兩方面的技術(shù)研發(fā)進(jìn)程，進(jìn)一步推廣領(lǐng)域應(yīng)用。
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