干货：一文看懂全球汽车用碳纤维增强树脂基复合材料研究报告

DT-导读

在当今时代，科技发展迅速、生活水平不断提升，汽车产量和销量也随之大幅度递增。然而，随着汽车保有量的激增、不可再生燃油的消耗，汽车轻量化越来越受到大家的关注和业内人士的重视。

针对上述话题，本文将着重解读和分析：

碳纤维复合材料（CFRP）的优劣势 

全球汽车用CFRP研究报告 

希望更多人对于碳纤维复合材料（CFRP），看到其优势，也能看到其不足，通过阅读此文，有一个更加全面深入的认识！

科普：碳纤维增强树脂基复合材料是啥？

CFRP是英语Carbon Fibre Reinforced Plastic的缩写，中文译为碳纤维增强树脂基复合材料，简称碳纤维复合材料。不仅轻而强，轻而刚而且具有耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等一系列特点。

好了，现在可以进入两大主题：

第一主题：碳纤维复合材料（CFRP）的优劣势

“

碳纤维增强复合材料，不同于其他使用传统纤维，如玻璃纤维或芳香族聚酰胺纤维等的FRP复合材料，CFRP复合材料的优良性能包括：

01

重量轻

重量轻——传统玻璃纤维增强复合材料采用连续的玻璃纤维，其含量为70％（重量玻璃/总重量），每立方英寸的密度通常为0.065磅。
 

02

强度高

强度高——CFRP复合材料尽管重量轻，然而相比于玻璃纤维复合材料，每单位重量的CFRP复合材料却具有更高的强度和更大的硬度。而与金属材料相比时，这一优势则更加突出。例如，经验告诉我们，CFRP材料相比于钢材，在同等强度条件下，其重量只有钢的1/5。可以想像为什么所有汽车制造企业都在研究使用碳纤维来代替钢材，从而提高其产品性能。
 

当CFRP复合材料与铝，质量最轻的金属之一，相比较时，根据基本假设，等强度的铝材，其重量约为碳纤维体的1.5倍。

当然实验中也存在许多其他变量，可能会影响对比结果，比如，材料的档次和质量不同，复合过程，生产过程，纤维结构及品质也需要被考虑在内。

03

成本高

成本高——尽管CFRP复合材料性能优异，为什么碳纤维没有广泛地应用于产品生产呢？目前，CFRP复合材料生产成本过高。根据当前的市场情况（供给和需求），碳纤维的种类（航天VS商品级），纤维束的大小不同，纤维的价格也判若云泥。每磅碳纤维原材料的价格，可达5-25倍玻璃纤维价格不等。而相比于钢材，CFRP材料的高成本性就更加突出了。

04

导电性

导电性——这既可以作为碳纤维复合材料的优势，也可能成为实际应用中的一个缺陷。碳纤维导电性极强，而玻璃纤维是绝缘的。许多产品使用玻璃纤维，而不能用碳纤维或金属替代，是因为其要求具备严格的绝缘性。

在公用设施生产中，许多产品都需要使用玻璃纤维。例如，梯子的生产使用玻璃纤维作为梯架，原因在于：当玻璃纤维梯子与电力线接触时，触电的可能性会降低许多。而碳纤维梯子导电性极强，后果则不可想象。

小结：碳纤维复合材料的优劣势

尽管碳纤维复合材料的成本居高不下，然而伴随着科技进步，更多高效益产品的涌现指日可待。或许有生之年，我们将有望见证高性能碳纤维产品在消费市场，工业生产和汽车制造中的大范围应用。

第二主题：全球汽车用CFRP研究报告

全球车用碳纤维供需情况

CFRP应用在汽车中的比例显著提升。2010-2017年，年均增长率将达到31.5%。预计2017年，全球汽车CFRP需求量将增长至7885t。

2013年CFRP在交通工具领域产值达22亿美元，其中汽车领域10.1亿元，占总产值46%，卡车领域占18%，摩托车占15%，客运火车占13%。2020年汽车市场CFRP产值将达到60亿美元。

尽管CFRP复合材料性能优异，为什么碳纤维没有广泛地应用于产品生产呢？

高量产五大挑战：

01

CF成本高（20%）

钢材0.8~1$/kg; 铝材2.4~2.6$/kg; 树脂5~15$/kg; 碳纤维20~30$/kg; 钢材20倍。   

02

循环周期长加工成本高（70~80%）

循环周期：金属冲压部件，1个/60s (几十年不变），俗称“60s工艺”；CFRP热固性树脂固化交联时间：数小时（上百倍）。    

03

设计和工程开发难度大，缺少成熟数据库

CFRP 铺层数量、角度、层间结合、零部件集成方式、脆性材料，应力集中，连接部位力学分布、连接位置及强度需充分考虑等均需复杂设计。   

04

材料回收：

95%报废零部件需回收再利用，热固性树脂CFRP不溶不熔，难以达到。   

05

其它问题：

材料表征、虚拟模拟、废料水平。

CFRP应用的实施效果：

1）行驶安全化：强度为钢及塑料的200%及400% ，撞击吸收能量4倍于钢；

2）节能资源化：最适合抵偿新能源汽车能源部分带来的增重；

3）零件寿命化：高强高模、耐高温、抗蠕变、耐疲劳、防腐；

4）环境人性化：质轻、转动惯性小，低噪音、阻尼震动，舒适度高；

5）环保清洁化：废气排放锐减，自润滑性免加润滑剂；

6）车体轻量化：比钢及塑料轻300-400%及30~40%；

7）车型个体化：加工性良好易形成多种外型。

小结：CFRP应用的发展趋势

CFRP应用的发展趋势：

1）高端汽车向普及型发展；

2）装饰件向结构件发展；

3）实现汽车燃油化向清洁能源化发展。

想了解更多碳纤维及其复合材料的研究进展、资讯、会议信息，敬请关注以下精彩内容：

一、论坛背景

最为严苛的第四阶段燃油消耗标准已于2016年1月1日起实施。按照国家要求，到2020年，车企燃油限值要从2015年的6.9L/百公里降至5.0L/百公里，年均降幅达6.2%左右。这意味着目前1/4新车车型若不进行技术升级将面临淘汰。汽车轻量化是提高车辆燃油经济性降低油耗的重要途径，研究表明若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%。

我国整车重量与世界先进车企平均水平相比重50-100kg， 同级车相比重6%，白车身重量平均重5%。因此，汽车轻量化对国内整车企业来说刻不容缓！以塑代钢和使用复合材料是汽车轻量化的重要技术路径之一！发达国家汽车平均用塑料量达到300kg/辆以上，占整车质量的20%；预计到2020年，发达国家汽车平均用塑料量将达到500kg/辆以上；车身复合材料使用比例世界先进水平已达到5%。而国内新车塑料用量只能达到欧洲车企的一半，自主品牌车企复合材料使用比例不足1%，与国际先进水平相比差距较大。

因此，本届论坛聚焦“车用塑料”和“车用复合材料”在汽车轻量化中的应用和创新。我们将力邀车用塑料和复合材料相关技术领域的科研院所、设备厂家、材料企业、复材企业、零部件企业、整车企业，打通全产业链的产学研技术合作，推动国内车用塑料和复合材料在汽车轻量化应用中的资源整合、技术发展及产业应用。

二、组织机构

主办单位：DT高分子在线、北京化工大学机电工程学院

承办单位：宁波德泰中研商务咨询有限公司

支持单位：江淮汽车

三、会议日程规划

时间	论坛安排
会前一天	全天报到
第一天上午	08：00—09：00	签到
09：00—12：00	汽车轻量化最新技术及应用进展、整车企业轻量化技术发展规划、未来发展趋势分析
第一天下午	13：30—17：30	分论坛一：车用塑料 分论坛二：复合材料
第一天晚上	18：00—20：00	晚宴
第二天上午	09：00—12：00	分论坛一：车用塑料 分论坛二：复合材料

四、论坛议题

第一部分：汽车轻量化最新技术、应用、发展规划、趋势分析

汽车轻量化最新技术及应用进展

整车企业轻量化技术发展规划、未来发展趋势分析

车用塑料、复合材料在汽车行业中的应用现状、市场分析、发展趋势

改性塑料、复合材料在新能源车上的应用和挑战

第二部分：车用塑料

模块1：环保、安全的汽车内外饰材料

免喷涂（PC/ABS; ASA; 尼龙等）汽车内外饰材料开发及应用

低气味、低VOC汽车内饰材料开发及应用

高光、耐刮擦内外饰材料的开发及应用

发泡聚丙烯材料在汽车轻量化中的应用进展

微发泡技术在塑料注塑件中的应用

改性尼龙、芳香尼龙在发动机周边的应用

改性塑料在新能源汽车上的应用（电池外壳、充电桩）

生物基/可降解材料在汽车上的应用创新

汽车材料专用树脂、助剂、母粒的开发及应用

模块2：长纤维增强热塑性塑料（LFT技术）

LFT-G专用设备、模头设计技术

LFT-D技术在汽车零部件中的应用进展

加工工艺参数对LFT-D产品性能的影响

LFT专用树脂、助剂的开发及应用

低粘度、高流动性的热塑性树脂改性技术

连续长纤维增强热塑性塑料的开发及其在汽车零部件上的应用

模块3：模拟仿真、3D打印、先进加工成型设备和工艺

模流分析在汽车零部件中的应用

仿真分析在优化热流道系统中的应用

仿真分析在模具设计中的应用

仿真软件在汽车零部件结构设计中的应用

3D打印技术在汽车零部件设计中的应用

急冷急热成型技术的应用

智能制造技术（自动化计量设备、二板式注塑机、自动化加工设备……）

第三部分：复合材料

模块1：复合材料技术进展、应用创新、发展趋势

天然纤维复合材料在汽车内饰、零部件中的应用

玻纤/碳纤/芳纶/玄武岩纤维等复合材料在汽车上的应用

新树脂、快固化体系、新助剂的开发及应用

复合材料夹心蜂窝结构及泡沫

BMC、SMC材料的开发及应用案例

模块2：复合材料加工新工艺与新设备

复合材料自动化加工设备在汽车零部件中的应用

注射浸渍/间隙浸渍等成型技术

纤维预浸带(丝)的全自动化铺放技术与设备

热塑性预浸料(片材)的深加工技术与设备

高填充天然纤维复合材料关键设备开发及应用

HP-RTM设备与工艺技术在汽车轻量化中的应用

复合材料零部件的休整、切割技术及设备

复合材料的回收、利用技术

复合材料的连接/粘接/焊接/涂装技术

模块3：模拟仿真、结构设计与测试分析

复合材料在汽车车身上的结构设计和应用

无损检测技术在复合材料中的应用

复合材料的服役、疲劳性能分析与评价

测试标准的建设与制定

五、拟邀请著名嘉宾（部分）

姓名	单位
孙晋良	中国工程院院士
余木火	东华大学教授
肖军	南京航空航天大学教授
马芳武	吉林大学汽车工程学院教授，吉林大学青岛汽车研究院执行院长
朱锦	中国塑料加工工业协会工程塑料专业委员会理事长，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员
崔东树	全国乘用车联合会秘书长
季君晖	中国科学院理化技术研究所研究员，工程塑料国家工程研究中心总工程师、主任
何亚东	北京化工大学教授
祝颖丹	中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员
郑文革	中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员
彭雄奇	上海交通大学教授
黄家奇	江淮汽车技术中心材料工程部技术总监
周超群	芜湖恒信汽车内饰制造公司技术总监
刘建伟	东风汽车公司技术中心汽车材料技术首席总工程师
熊飞	浙江吉利汽车研究院有限公司总工程师
任鹏	北汽福田研究总院分析中心材料工程所副所长
王清国	一汽技术中心材料部副部长、中国汽车工程学会非金属材料分会主任
平银生	上海汽车集团股份有限公司技术中心副总工程师
胡斌	通用汽车（中国）投资有限公司 研究院先进材料研究员
杨河洲	郑州日产汽车有限公司产品研发部部长
杨晓	上汽通用五菱汽车股份有限公司总工程师
赵涌	奇瑞汽车股份有限公司材料工程部主管
刘强	浙江众泰汽车制造有限公司

六、上届回顾

上届论坛由中科院宁波材料技术与工程研究所研究员朱锦博士担任大会主席，于2016年3月在上海成功举办，论坛以聚焦汽车“轻量化技术”和“车内安全环境”两大热点为主题。来自国内的科研机构、大专院校，以及国内外材料制造、加工设备、汽车零部件、整车企业等汽车零部件产业链共378人出席论坛。

上届部分演讲嘉宾：

侯立安 中国工程院院士

何亚东 北京化工大学 教授

宋广生 国家室内车内环境及环保产品质量监督检验中心主任

彭雄奇 上海交通大学 教授

黄家奇 江淮汽车技术中心材料工程部技术总监

熊飞  浙江吉利汽车研究院总工程师 

孙难见 杜邦 高性能聚合物全球技术经理

余毅强  三菱化学控股  技术工程师

上届部分用户参会代表：

上汽大通汽车有限公司商用车技术中心、上汽集团股份有限公司乘用车分公司

中国汽车技术研究中心、上海汽车集团股份有限公司、上海通领汽车股份有限公司

通用汽车（中国）投资有限公司、长安汽车股份有限公司、长安汽车动力总成研究院

东风汽车股份有限公司、吉利汽车研究院、长城汽车股份有限公司、江淮汽车技术中心、上汽通用五菱汽车股份有限公司、苏州益高电动车辆制造有限公司、一汽丰田技术开发有限公司、延锋汽车饰件系统有限公司、烟台正海合泰科技股份有限公司、

宁波双林汽车部件股份有限公司、延锋伟世通汽车饰件系统有限公司、浙江世纪华通集团股份有限公司、宁波华众控股有限公司、上海德尔福派克电气系统有限公司、

宁波神通模塑有限公司、宁波福尔达智能科技股份有限公司、宁波均胜汽车电子股份有限公司、无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司、南京奥联汽车电子电器股份有限公司、格拉默车辆内饰(上海)有限公司、浙江博弈科技股份有限公司

上届部分企业参会代表：

杜邦中国集团有限公司上海分公司 、帝斯曼工程塑料（江苏）有限公司、三菱化学功能塑料（中国）有限公司、普立万聚合体(上海)有限公司、赛拉尼斯（上海）国际贸易有限公司、沙伯基础（中国）研发有限公司、上海金发科技发展有限公司、黑龙江鑫达企业集团有限公司、中广核俊尔新材料有限公司、南京聚隆科技股份有限公司、吉林恒辉新材料有限公司、上海纳岩新材料科技有限公司、合肥会通新材料有限公司、东莞市意普万尼龙科技股份有限公司、奥升德功能材料（上海）有限公司、武汉超支化树脂科技有限公司、爱丽汶森（北京）材料有限公司、科倍隆（南京）机械有限公司、南京科尔克挤出装备有限公司、东华机械有限公司、浙江鹏孚隆化工有限公司、浙江佳华精化股份有限公司、无锡华辰机电工业有限公司、佳易容相容剂江苏有限公司、广东聚石化学股份有限公司、上海凯赛生物技术研发中心有限公司、上海石化西尼尔化工科技有限公司、深圳光韵达光电科技股份有限公司、立模激光科技（上海）有限公司、北京航天凯恩化工科技有限公司、布鲁克（北京）科技有限公司、杭州捷尔思阻燃化工有限公司、海天塑机集团有限公司、上海伯昊塑料机械有限公司、博创智能装备股份有限公司、苏州同大机械有限公司、富强鑫（宁波）机器制造有限公司、南京创博机械设备有限公司、浙江新恒泰新材料有限公司、北京海科华昌新材料技术有限公司、北京天罡助剂有限责任公司、深圳三思纵横科技股份有限公司、大连聚兴科技有限公司、岛津技迩（上海）商贸有限公司、山东通佳机械有限公司、深圳华力兴新材料股份有限公司、宿迁联盛化学有限公司、北京隆轩橡塑有限公司、聚威工程塑料（上海）有限公司、新秀化学（烟台）有限公司

七、会议联络

联系人：张丹

手机：[phone]

电话：[phone]

邮箱：[e-mail]

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