2025年復合材料終端市場:汽車

圖片來源:上圖起,按順時針方向:Airel Motor Co.、R?chling、Alia Mentis 和Autoneum汽車行業正面臨著“制造低排放或零排放汽車以滿足日益嚴格的全球環保要求”的緊迫壓力。在此背景下,該行業對輕質、可持續材料和制造工藝的需求激增。根據 Mordor Intelligence(印度特倫甘納邦)的數據,估計2025年汽車復合材料市場的規模為100.6億美元,到2030年,預計將達到177.2億美元,在預測期內(2025-2030年)的復合年增長率為12%。 美國復合材料制造協會(簡稱ACMA,美國弗吉尼亞州阿靈頓)最近報告稱,2024 年,全球對輕質汽車復合材料的需求創下了22.2億公斤的歷史新高,反映出汽車行業如何將復合材料廣泛地用于各種用途——不只是為了提高性能和增加美觀性,還包括在日常的汽車部件中利用復合材料的優越性能。 就特定材料在汽車中的應用而言,情報和市場研究機構 MarketsandMarkets(印度浦那)指出,目前玻纖復合材料在汽車復合材料市場中的占比達92%,而碳纖維盡管性能更高,市場份額僅占0.6%。這是因為玻璃纖維的成本相對較低,反映出這一高需求量的市場所采取的措施是成本驅動型的。 1不斷變化的格局 2025年,汽車復合材料行業將在業務端發生重大變化。許多公司正在重新調整產品組合,擴大產能,并在不斷發展的汽車領域(特別是隨著電動汽車(EV)的興起)尋找新的機遇。 該行業經歷了重大重組,包括改變競爭動態的資產剝離。如,2025年2月,Forvia(法國南泰爾)將其佛吉亞輕量化解決方案業務出售給ASC Investment(德國慕尼黑)。新公司Compositec在 Saint-Meloir-des-Ondes 和 Theillay 設有辦事處,并在Saint-Malo 設有高科技研發中心。Compositec僅專注于用于跑車和豪華轎車、電動汽車、貨車和越野車的復合材料。 同樣,TPI Composites Inc.(簡稱TPI,美國亞利桑那州斯科茨代爾)將其汽車業務部門出售給了Clear Creek Investments LLC(簡稱CCI,美國加利福尼亞州索拉納海灘),并將其更名為 Senvias Inc.。這樣,TPI就能優先考慮其核心的風能業務,同時將汽車資產導向至對電動汽車的投資。 該行業最近獲得了私募股權的濃厚興趣,Aurelius Private Equity(美國紐約州紐約)對帝人汽車技術北美公司(簡稱TAT-NA,美國密歇根州Auburn Hills)的收購就凸顯了這一點。據報道,這是汽車復合材料領域最大的交易之一。TAT-NA在美國和墨西哥運營著14家工廠,擁有大約4500名員工,年收入超過10億美元。 主流的復合材料制造商通過大力投資、擴張產能表達了他們對“市場對汽車復合材料的長期需求”充滿信心。如,Bucci Composites(意大利法恩扎)于2024 年將其主要工廠的規模擴大了一倍,達到240000平方英尺。該公司增添了3臺新的大噸位模壓機,其中兩臺為1500噸,一臺為2500噸,這使得Bucci的壓機總產能達到5套系統,外加一臺用于中大批量生產的800噸預成型壓機。 Bucci Composites對其主要工廠擴建了80000平方英尺,如此圖顯示的連接到原建筑背后的白色矩形建筑(圖片來源:Bucci Composites) 值得一提的是,該終端市場的業務戰略越來越多地將可持續發展作為競爭優勢,而不僅僅是滿足合規要求。自2024年初以來,歐盟最高審計機構歐洲審計院立法規定,歐洲的OEMs必須要求供應商在每次報價中要涵蓋產品的碳足跡數據,以便與全行業的努力保持一致,到2035年實現凈零碳排放目標。這一要求正在通過Catena-X等框架實現標準化,預計到2025年底將完全強制合規。 歐盟委員會測試實驗室(意大利JRC)正在進行使用階段的排放測試(圖片來源:ECA) 盡管近期市場存在不確定性,但汽車行業作為一個整體,正在為持續增長作好準備。戰略重點放在與動力總成無關的解決方案上,向相鄰的移動領域進行多元化發展,提高運營效率,這表明需要采用復雜的風險管理方法來駕馭上述汽車行業的持續轉型。 2高速/高端制造 強調通過HP-RTM實現節能加工,以取代傳統高能耗的模壓成型,結合對復合材料廢料回收技術的投資,所有這些都表明,該行業正在通過技術的進步而不只是通過降低成本來尋求改善運營的經濟性。 采用先進的自動化工藝制造訂制的復合材料,以顯著縮短循環時間并降低能耗,這是當前高端汽車行業關注的重要領域。2025年3月,《復合材料世界》報道的一個例子是,超級跑車制造商邁凱倫汽車公司(英國謝菲爾德)展示了如何將汽車制造技術與航空制造技術結合起來,提高性能和可持續性。邁凱倫運用其積累了40多年的碳纖維經驗,開發出自動化的快速鋪帶(ART)制造方法。為應用航空自動纖維鋪放(AFP)技術,所使用的機器采用了固定沉積頭以及具有多個運動軸的快速移動的床身。這使得制造過程更快,能滿足汽車行業的需求,同時仍能實現航空AFP技術所帶來的精確的纖維鋪放。 ART系統支持訂制的纖維鋪放,邁凱倫表示,它能以傳統手糊方法無法實現的方式,創造出所需要的強度和剛度。該方法側重于優化特定方向的剛度,同時確保其他區域的柔性。 自動快速鋪帶(ART)制造系統擁有固定的沉積頭和快速移動的床身,可實現復合材料的高速生產(圖片來源:邁凱輪) 與織物材料相比,基于帶的ART方法將結構剛度提高了5%-10%,材料利用率也高達鋪放復合材料帶的95%,從而減少了浪費。該自動化工藝還減少了人為出錯的可能性,這意味著最終的部件符合設計標準,同時減少了廢品量。 數字化控制和監控套件通過模擬工具為ART制造提供支持,這些工具可以快速預測缺陷、纖維角度和材料性能,并實時跟蹤每個周期大約80個要素,如溫度、壓力和固化時間。該套件還有助于開展面向制造方法的設計,在生產開始前支持模具和預成型件的制造,從而加快生產速度并降低成本。 高速制造技術的另一個例子是HP Composites(意大利Ascoli Piceno)的 AirPower 技術,它從“針對大型汽車部件的制造而優化的氣囊輔助模壓成型 (BACM)原理”演變而來。2024年10月的一篇報道,重點介紹了該公司的技術如何通過引入訂制的柔性對模來增強傳統的BACM 設計,該模具結合了氣囊和真空袋等功能,并且分體式的下模由上下兩部分構成,這使得預浸料層可以被鋪放在上部而無需啟動固化,而下部則能保持在固化溫度。 HP Composites的氣壓機是該公司AirPower技術系統的一部分,能夠快速制造大型汽車部件(圖片來源:HP Composites) 通過使下模的下部保持在恒定溫度,AirPower無需重復的加熱和冷卻循環,與傳統的熱壓罐方法相比,可節省高達50%的能源。這種恒溫方法還可以在滿足質量標準的同時實現快速循環,正如制造瑪莎拉蒂 MC20 的車頂所展示的那樣,從預浸料的鋪放到部件的完全固結,整個生產周期僅需2小時。 3工業回收基礎設施的出現 復合材料行業正在見證綜合性工業回收基礎設施的興起,該基礎設施解決了從生產到報廢(EOL)所產生的所有廢物重新流入生產環節用以制造高價值復合材料產品的問題。在賽車和其他要求苛刻的應用領域進行的驗證,證明了回收材料也能滿足汽車平臺最嚴格的性能要求,同時還能滿足可持續發展要求。 在此方面,V-Carbon(英國倫敦)開發了一種基于化學分解的碳纖維回收工藝,與傳統的熱解方法相比,該工藝在相對溫和的條件下運行。該工藝使用標準的工業反應器設備,在200℃和3 bar的壓力下運行,無需其他復合材料回收方法所特有的高壓容器或極端溫度。 化學分解過程將復合材料結構溶解在有機介質中,使得碳纖維與樹脂基體分離開來,同時保持纖維的完整性,材料回收率高達100%。該工藝既能獲得清潔的碳纖維,又能獲得該公司所說的“再生料”——可重新用于加工的回收樹脂組分。通常,長纖維輸入料可產生5%-10%的短纖維輸出料,然后通過渠道進入配混市場,而其余的長纖維則直接被用于高性能產品的生產。 根據該公司提供的數據,回收碳纖維的性能達到了原生材料性能的80%-85%。2024年,邁凱倫一級方程式車隊(英國沃金)在一級方程式賽車中應用了V-Carbon的再生碳纖維(rCF),最初是用于非結構性的駕駛艙面板。該應用可作為對汽車應用的驗證,證明回收材料可以滿足高性能要求。 除邁凱輪外,該公司還與其他幾家汽車和賽車制造企業建立了合作伙伴關系,專注于了解如何將rCF整合到高性能應用的現有制造流程和材料認證流程中。如,V-Carbon材料已被納入Formula E 應用中,而保時捷則參與到“開展生命周期評估研究”的合作中,目的是驗證該技術的環保效益。 在由車隊贊助商杰克丹尼爾于德克薩斯州奧斯汀舉辦的“Jack’s Garage”活動上拍攝的2024款邁凱倫MCL38。該車在非結構應用中采用了V-Carbon的rCF組件,驗證了可用于賽車用途的可持續材料(圖片來源:Stewart Mitchell) V-Carbon表示,來自制造環節的生產廢料是最直接、最重要的汽車品質的材料來源。與報廢產品不同,生產廢料可提供一致的質量和成分,實現更可預測的回收效果,生產集成功能可擴展到多種模式。V-Carbon生產配混、紗線和帶狀的再生材料。配混應用針對大眾市場汽車用途,這些領域對成本敏感,從而推動了對該材料的選用。紗線產品服務于需要中等性能的中端應用。帶狀產品適用于高性能應用,但價格接近原生材料的成本。 V-Carbon通過化學分解工藝回收的再生碳纖維材料,其性能可達原生材料性能的80%-85%(圖片來源:V-Carbon) 其他的賽車rCF應用是將rCF廢料轉化為工程非織造材料,展示了復雜的工業應用能力,用Tenowo(德國霍夫)的針刺非織造再生碳纖維制造二級方程式座椅就是一個例子。該公司從使用來自各種來源的二次碳纖維著手,如機織和無卷曲織物 (NCF)生產中產生的邊緣切料、環形料和修邊料,剩余的粗紗,切割的織物廢料,以及來自報廢部件的纖維。 Dallara的F2座椅由100%回收的針刺非織造碳纖維制成(圖片來源:Dallara) 制造過程通過訂制加工參數實現了對材料性能的控制。通過機械調節或熱調節,可將rCF的長度控制在40-80毫米之間,然后對其進行梳理,形成松散的網狀,隨后進行纖維層的鋪放。通過多層交叉鋪放,即可獲得想要的厚度,同時進一步控制纖維的取向。在針刺過程中,帶刺的針穿過各層,形成復雜的三維纖維纏結,針刺頻率、針刺深度和紗網推進速度都是可調的,以控制最終的材料性能。 由此獲得的材料具有卓越的環保性能,正如Dallara Group S.r.l.(意大利 Varano de' Melegari)的二級方程式座椅應用所展示的那樣,與采用原生碳纖維制成的座椅相比,100%回收的針刺非織造CFRP減少了97.5%的碳排放,相當于將座椅生產用材料每公斤所產生的碳排放從40公斤減少到僅1公斤。 在統一的生產系統中“解決當前廢料流和未來報廢產品材料問題”的多流程復合材料回收策略,對于汽車復合材料市場至關重要。此類運行的一個例子是,Voith Composites(德國海登海姆)與合作伙伴在兩種不同的回收工藝上展開了合作:一種用于回收生產中產生的廢料,另一種用于回收報廢部件如汽車儲氫罐中的材料。這些合作伙伴包括:材料領域的東麗工業公司(日本東京)、非織造布制造領域的Tenowo公司和樹脂浸漬領域的Delta-Preg公司。 在此方面,可采用酸基溶劑分解工藝從已報廢的復合材料部件中提取碳纖維和樹脂,提取的碳纖維長度為60-80毫米,經重新定向,被再制造成50毫米寬的單向(UD)帶,然后用環氧樹脂浸漬,并采用Voith Roving Applicator技術進行訂制,成為新的汽車部件所需的預成型件。 在對Voith的儲氫罐進行纏繞的過程中,可將產生的干碳纖維切割廢料收集起來,切成大約60毫米的長度,經定向后,制成干的非織造織物。該織物經樹脂浸漬后,對其進行鋪放以形成預浸料疊層,然后將疊層放入模具中,合模壓制,成為有最終用途的部件。 其他先進的纖維回收技術也展示了保持連續纖維的長度以用于高價值再利用領域的可行性。由福特汽車公司領導、由Cygnet Texkimp(英國諾斯威奇)和 Viritech(英國沃里克郡紐尼頓)參與的FCVGen2.0聯盟,其目標是為報廢的福特E-Transit儲氫罐部件開發并評估可行的回收路線,確保再生纖維的性能,并為再生纖維開發應用,以加速汽車回收技術的產業化。Cygnet部署的纖維回收系統成功地處理了Viritech 的石墨烯納米材料,并使用DEECOM加壓蒸汽回收技術回收了儲罐中的碳纖維,然后對回收的纖維進行機械展開并重新纏繞到線軸上,準備重新用于傳統的應用,如纖維纏繞、拉擠、編織、單向預浸料和絲束預浸。 Cygnet Texkimp的纖維回收系統從示范儲罐中展開連續碳纖維(圖片來源:Cygnet Texkimp) 纖維回收系統在推進回收和拆解策略方面發揮著至關重要的作用。將DEECOM纖維回收工藝與廣泛的纖維纏繞能力結合起來,為加工并再利用復合材料中的纖維創造了全面的解決方案。 一些專業部門的興起,如Forvia于2022年11月成立的Materi'Act部門,進一步凸顯了回收被整合到汽車供應鏈中。Materi'Act專注于生產碳足跡降低85% 的可持續材料,涵蓋配混物和箔。 就配混物而言,該部門正在開發聚烯烴和苯乙烯等樹脂,使用的回收材料和生物基成分高達90%,并通過AI性能預測來確保質量。 回收實踐的這種轉變,標志著復合材料行業管理材料生命周期的方式發生了重大變化,這種運行模式已擴展到歐洲、亞洲,并將很快擴展到北美,以支持全球汽車供應鏈。 4亞洲汽車市場 根據 Towards Automotive(印度馬哈拉施特拉邦)的研究,亞洲目前是全球汽車復合材料市場的中心,其中亞太地區占1/3的份額,預計在本十年剩余的年份中將以9.0%的復合年增長率增長。Market Data Forecast(印度海得拉巴)認為,消費量的增加是由“強大的汽車生產基地、對輕型汽車(燃油效率)不斷增長的需求以及電動汽車解決方案的日益普及”所推動的。事實上,2023年,該地區銷售的電動汽車占全球銷量的60%以上。 盡管2019年乘用車和商用車的銷量有所下降,但中國、日本、韓國和印度等主要汽車制造國仍保持了它們在該領域的領先地位,通過對先進技術的應用和大規模的實施,這些國家推動了增長。 Mordor Intelligence表示,尤其是中國,仍然是全球重要的汽車出口國。根據ATA CFT廣州有限公司(中國廣州)總經理林剛的分析,中國的碳纖維制造商已在掌握成熟的材料制造技術方面證明了自己的實力,這使得中國制造的碳纖維在汽車和其他應用領域獲得了重要的份額。 HRC Group(中國常熟)就是一個明顯的例子,凸顯了中國汽車行業不斷增加高性能復合材料應用的趨勢。HRC正在通過使用熱塑性復合材料(TPC)、碳纖維和rCF來制造混合的無梁硬殼車身結構,以滿足電氣化和車輛輕量化的轉型需求。 這種混合的碳纖維無梁硬殼車身底盤結構采用了超過110公斤的航空級T700 12K 碳纖維,極大地減輕了重量(圖片來源:HRC) HRC的混合無梁硬殼車身技術令仰望U9超級跑車實現了輕量化,這是中國首款以碳纖維為主要結構材料的量產汽車。這一無梁硬殼車身結構在全球同類產品中是最大的,它采用了超過110公斤的碳纖維,與傳統的鋼鋁結構相比,減輕了30%的重量,輕質系數達到0.95。該結構主要由T700 12K 航空級碳纖維制成,這種碳纖維的用量占車身體積的80%,具有54425牛頓米/度的高扭轉剛度。HRC采用了10多種連接方法,包括粘合劑粘接和MIG焊接,結合對材料的巧妙鋪放,提高了結構性能,同時還適應了復雜的車輛設計。 5材料演變:熱塑性復合材料、生物基 與傳統的熱固性材料相比,熱塑性復合材料(TPC)具有更快的加工周期、更高的可回收性和設計靈活性,因此越來越受到汽車行業的青睞。熱塑性復合材料(TPC)可實現高速的自動化加工,能縮短生產循環時間,且報廢后能通過機械方式得到回收,因而符合循環經濟目標,同時能滿足大批量生產要求。 R?chling Automotive(德國曼海姆)和 Envalior(德國杜塞爾多夫)展示了TPC 實現汽車部件輕量化的潛力,兩家公司通過合作,為梅賽德斯CLE敞篷車制造了一種新的復合材料車頂橫梁,取代了傳統的鎂部件。 R?chling制造的熱塑性復合材料(TPC)部件展示了可由混合模塑技術實現的復雜的內部形狀(圖片來源:R?chling) 這款梅賽德斯橫梁是一種形狀復雜的部件,必須滿足高負載應用需求。R?chling 的混合模塑技術是利用一副模具,實現纖維增強熱塑性復合材料的成型與注射成型。主要材料是Envalior提供的連續玻纖增強 Tepex Dynalite 102-RG600,該材料為部件的前緣提供強度并進行加固。Envalior的Durethan BKV50H2.0是50% 玻纖增強的PA6塑料,用于注射成型。 最終設計的部件比之前的鎂部件減輕了700克的重量,并將零件數量減少了一半。TPC設計還使底部得到了密封,并與車頂內襯和A柱更好地集成在一起,從而確保了車內外觀的一致性和更好的整體強度。 在纖維增強熱塑性帶材方面,保時捷工程公司(德國魏斯阿赫)的 TABASKO(采用帶材的碳纖維輕質結構)方法代表了一種“通過巧妙鋪放材料來優化TPC加工”的新方法。該專利工藝使用碳纖維增強聚丙烯(PP)帶材制造復合材料部件,可在量產應用中最大程度地提高強度并減輕重量。 該方法解決了汽車制造所需的“優化成本和性能”的問題。目前,許多保時捷汽車部件都由玻纖增強 PP(PP-GFx)制成,而TABASKO方法能夠通過對碳纖維帶材的巧妙鋪放來增強PP,使用的材料更少、壁厚更薄且不影響剛性。與PP-GFx相比,該方法通過不間斷地縱向運行碳纖維長絲,將剛度提高了20倍。 最近還興起了TPC的回收基礎設施,該設施可實現循環材料經濟,使部件能夠被重復回收而不會降低性能。 對于西班牙初創公司Liux(西班牙阿利坎特)而言,回收TPC是其汽車制造戰略的重要組成部分。該公司的第一款汽車EV BIG采用的部件,如車門、擋泥板、保險杠和后尾門,甚至是電池殼,均采用Saertex(德國薩爾貝克)的雙軸亞麻織物并灌注Swancor(中國臺灣南投)的EzCiclo RH512樹脂制成。車輛報廢后,對其進行拆解,然后將拆解出的部件送到Swancor位于中國臺灣和中國大陸的回收工廠,第三家工廠將于今年在羅馬尼亞開設?;厥者^程是:將部件切成小塊,放入回收容器中,并倒入Swancor的CleaVER液體,在150℃下放置4小時,以此即可分離出纖維和樹脂。CleaVER 溶劑可重復用于多個批次,不會產生廢液或廢氣。 最近啟動的一個項目稱為FIBIAS++,該項目由法國技術研究所(IRT Jules Verne,法國布格內)領導,合作伙伴包括Compositec(前身為Faurecia Composites)、Stellantis(荷蘭Hoofddorp)、IMT Nord Europe(法國杜埃)和模具制造商 CMO(Constructions Métalliques de L'Ouest,法國諾曼底)。該項目專注于為汽車應用開發采用回收材料的TPC,目標是有機片材、玻纖氈增強熱塑性塑料(GMT)和夾層結構等復合材料,其主要挑戰是,在使用PET等回收材料時,必須確保半結構和結構汽車應用所需要的性能。 FIBIAS++項目的目標是,為先進的汽車應用開發使用回收材料的TPC,并要優先考慮可持續性和性能(圖片來源:IRT Jules Verne) 該項目在處理上的創新體現在對消費后和工業后廢物的整合上。IMT Nord Europe 首先對“用于制造PET薄膜的塑料瓶碎片”進行檢查,然后將這些回收材料用于制造TPC產品或半成品。該組織評估了破碎工藝對材料性能的影響,以在整個回收過程中保持最佳的機械性能。 除TPC外,當涉及到所制造部件的性能時,開發碳纖維或玻璃纖維增強材料的生物基替代品通常被認為是一種妥協。然而,BAMD Composites(英國牛津郡)和 Ariel Motor Co.(英國薩默塞特郡)聯手打造了 E-Nomad 概念車的車身,該車身使用可持續纖維技術改善了合作伙伴汽車的性能和環保性。 與傳統碳纖維相比,BAMD Composites 的可持續纖維技術可減輕9%的重量,減少73%的碳排放(圖片來源:Airel Motor Co.) E-Nomad的車身由天然纖維增強生物復合材料制成,與使用CFRP相比,將重量減輕了9%,同時將生產過程中的碳排放減少了73%。BAMD的制造使用了Ru-bix(英國金斯林)的Halo-S模具材料,從而令模具制造過程中的碳排放減少了5000多公斤。 增強纖維采用的是SHD Composites(英國林肯郡)以預浸料形式提供的北歐亞麻纖維。Bcomp(瑞士弗里堡)從葉脈中獲得靈感,所制成的powerRibs大幅面天然纖維增強紗網提供了進一步的加固,增加了更多的強度并減輕了重量。使用后的模具和車身都可以得到回收利用,這為循環經濟提供了支持。 寶馬與Bcomp合作,展示了天然纖維增強復合材料在外觀部件中的應用,如這款后擴散器(圖片來源:寶馬公司) 寶馬集團(德國慕尼黑)最近將Bcomp的天然纖維材料用于量產,這意味著生物基材料的商業化達到一個重要的里程碑。該合作體現了從賽車驗證到生產實踐的進展,未來,高性能天然纖維材料將被廣泛地用于寶馬集團量產車的外部和內部組件。這些材料特性為使用編織的和非織造的天然纖維實現全方位的可持續設計以滿足品牌語言要求而提供了支持。 6電池保護,電動汽車系統創新 電動汽車的普及,正在創造全新的復合材料應用類別,重點是減重、電池熱管理和抗沖擊保護。復合材料對于電動汽車的減重尤為重要,因為制造商們希望解決電池組的重量問題,電池組的重量會將車輛總重量增加大約200-450公斤。因此,新型電動汽車通常比內燃機(ICE)汽車使用更多的復合材料,以平衡電池重量與行駛里程和效率之間的關系。復合材料的應用范圍從圍繞汽車的小規模材料替換到底盤主結構材料。 電動汽車的電池殼市場具有巨大的潛力。根據IDTechEx(英國劍橋)的研究,與鋁材相比,復合材料可將電池殼重量減輕40%。電池殼市場涉及的產品包括:電池組蓋、托盤、保護板、模塊隔板和熱管理組件,預計該市場將以每年23.5%的速度增長,到2030年將達到50億美元的市值。 具有長纖維TPC結構的輕質復合材料電池保護板適用于電動汽車(圖片來源:Autoneum) 如,Autoneum(瑞士溫特圖爾)制造的輕質TPC抗沖擊保護板可以保護電動汽車的電池免受沖擊、火災和腐蝕。這些TPC還通過提供隔熱而有助于節省能源,從而延長車輛的行駛里程。 這種抗沖擊保護板由長纖維熱塑性塑料(LFT)制成——這是一種長玻纖增強的PP材料,其中纖維的重量比超過60%。這種材料組合提供了設計靈活性,并且生產過程不產生浪費。在Autoneum的LFT部件中,纖維長度的分布提高了機械強度、抗沖擊性和有效載荷的傳遞,與傳統的短纖維熱塑性復合材料和現有金屬解決方案相比,實現了進一步的改進。 熱管理是提高電動汽車電池性能和效率的關鍵因素。Autoneum材料的導熱系數約為0.3瓦/米·開爾文,遠低于鋁的200瓦/米·開爾文。這種隔熱性的顯著改善,有助于為車輛帶來諸多好處,包括在寒冷天氣下減慢電池組的冷卻速度以及降低駕駛時的能耗。優化的隔熱還通過減少熱管理所需的能量而直接有助于延長行駛里程。與金屬部件相比,重量減輕了10%或更多,這進一步展示了LFT結構的優勢。 電池殼技術的其他方法包括一級汽車供應商考泰斯德事隆(德國波恩)提供的Pentatonic電池殼,其中包含集成了兩相浸沒式冷卻功能的TPC電池座。該系統可實現高傳熱率,同時在所需的工作溫度下最大程度地提高了電池組內的溫度均勻性。在制冷過程中,電池本身充當蒸發器,這使得電池熱系統能夠安全、永久地管理高充電速率下的熱負荷。 通過與Siebenwurst GmbH &; Co.(德國 Altmühl)、Akro-Plastic GmbH(德國 Niederzissen)、Envalior 和 Engel(奧地利施韋特貝格)合作,這項技術創新整合了熱塑性復合材料的工程經驗。 盛禧奧荷蘭有限公司對一個 2.8 平方米的電池頂蓋進行了測試,該電池頂蓋采用DLFT進行加固,由聚碳酸酯制成(圖片來源:盛禧奧荷蘭有限公司) 在另一種電池殼形式中,盛禧奧荷蘭有限公司(荷蘭特爾訥岑)的直接長纖維熱塑性塑料(DLFT)工藝結合聚碳酸酯(PC),為電動汽車電池組提供保護。DLFT工藝在一個步驟中實現了配混與成型,節省了能源并提高了生產效率,能夠生產出堅固、輕質、抗沖擊的復合材料部件。PC與連續玻纖或碳纖維增強材料相結合,可以充分利用PC的性能,包括高強度和高韌性、耐久性、耐火性和可回收性。 7輪轂、車身面板用復合材料 幾種創新的復合材料輪轂制造方法,為2025年實現可擴展的生產和OEM集成奠定了基礎。Borbet GmbH(德國哈倫貝格-赫斯本)的子公司Dymag Technologies Ltd.公司(英國威爾特郡)與Advanced International Multitech Co. Ltd. (簡稱AIM,中國臺灣高雄)合作,為生產碳纖維的混合輪轂創建了先進的生產能力。這項合作可以利用Dymag在碳纖維輪轂技術方面的專業知識、Borbet卓越的鋁輪轂生產技能以及AIM強大的制造基礎設施,并將使AIM成為中國臺灣地區最大的“OEM及售后市場用”碳纖維復合材料制品的生產商。 在另一個復合材料的輪轂應用中,Carbon Revolution plc(澳大利亞吉朗)通過參與捷豹路虎(簡稱JLR,英國考文垂)的路虎攬勝運動版SV Edition Two的開發,展示了復合材料的輪轂技術以經過驗證的生產規模而得到實施。與最接近的同等規格的路虎攬勝運動版P530相比,當配備所有的輕量化選項時,這一23英寸的單件式復合材料輪轂為減輕167.6磅的車輛重量作出了貢獻。該制造方法利用了Carbon Revolution 的 Mega-line 生產能力和正在申請專利的Diamond Weave 技術。 復合材料在汽車車身面板中的應用也在快速發展,目前展示的先進加工技術,能滿足乘用車、商用貨車和公共交通系統對減重、設計靈活性和生產效率的要求。 Ascorium Industries(德國柯尼希斯溫特)的 CompoLite 技術就是一個例子,它展示了通過結合噴涂與模壓成型技術的半自動化加工,可以為汽車車身應用制造集成的夾芯板。該工藝首先由機器人噴涂大約1毫米厚的Colo-Fast聚氨酯 (PUR),以形成有色、紫外穩定的A級表面,然后引入Aro-Fast芳香族PUR和發泡劑,以在制造過程中創建多孔泡沫結構。 Ascorium的CompoLite產品是在玻璃纖維層或天然纖維層之間使用聚氨酯 (PUR)(圖片來源:Ascorium’s Industries) 寶馬8系敞篷車的行李箱蓋展示了該技術的功能,其特點是在A級表面上印有訂制縫線,并在成型過程中集成各種嵌件,這是在鋪層和固化過程中使液態PUR圍繞組件成型而實現的。該部件展示了美觀的品質,同時通過單過程制造展示了生產集成效率。 在Slate Auto(美國密歇根州特洛伊)的電動皮卡車案例中,對聚丙烯復合材料車身面板的實施,是將高度抗凹痕的復合材料車身面板連接到高強度的鋼制底盤車架上,從而實現了經濟高效的車輛制造。這種PP復合材料結構提供了耐久性和可靠性優勢,同時支持訂制。 8復雜形狀實現可膨脹型芯系統 芯模技術通過解決設計限制、實現中空結構和提高效率而改善了復合材料部件的生產。Alia Mentis(意大利蒙特貝盧納)的Koridion主動芯成型技術,通過可膨脹型芯材料展示了制造CFRP的新方法。這些材料在成型過程中施加均勻的壓力,同時形成整體的加強筋。在將預浸料和預成型的Koridion 芯材放入模壓模具中后,通過固化來激活材料,使其膨脹,以在整個型腔內施加高達12 bar 的均勻壓力,迫使纖維在模具中移動到所需的位置,同時一步形成加強結構。 在CFRP制造中,Alia Mentis的Koridion技術利用可膨脹芯材來提高效率、增加設計選項(圖片來源:Alia Mentis) 該材料的化學配方經過訂制,可與樹脂的粘彈性行為相匹配,從而在最佳時間內產生所需的壓力和壓實,適用于在130℃下固化1小時的典型樹脂或在230℃下加工并在幾分鐘內固化的速凝樹脂。這種訂制可以減少30%-40%的CFRP層,并能確保結構性能,從而顯著節省了材料、勞動力和能源。 采用Koridion的K1工藝系統,結合使用Corebon(瑞典馬爾默)的感應加熱技術,可使能耗比傳統的CFRP工藝降低90%,復雜部件如具有整體氣管和A級表面的汽車引擎蓋的生產循環時間可縮短至8分鐘。 9汽車應用的未來是光明的嗎? 直至2025年,汽車復合材料行業展現出的特征始終是在商業考慮因素、材料性能、成本和可持續性要求之間產生動態的相互作用。電動汽車的普及加劇了對輕質材料的需求,尤其是在電池結構中,與傳統金屬相比,復合材料可以大幅減輕重量。與此同時,自動化生產技術的進步正集中在高性能應用上,而回收技術的創新正在有效地解決EOL材料的浪費問題。 全球市場動態在不斷變化,復合材料需求在波動,戰略性收購在增加。2025年的汽車格局表明,復合材料將在不同的車輛架構中得到更廣泛的應用。但采用復合材料的速度將在很大程度上取決于生產效率的持續提高以及降低材料成本的努力,這將使復合材料在更廣泛的市場應用中更具可行性。 原文鏈接:https://www.compositesworld.com/articles/composites-end-markets-automotive-2025










































