复合材料终端市场：汽车（2023 年）
2023-11-30 18:30:00
随着汽车行业专注于电气化，复合材料为轻型汽车部件和保护电池电动汽车的电池提供了新的机会。近年来，小批量、高端车辆和赛车运动频繁使用复合材料，有利于高性能、轻量化车辆的连续碳纤维材料。对成本更为敏感的批量生产汽车市场采用复合材料的速度较慢。然而，连续玻璃纤维增强聚合物（GFRP）在板簧等应用中的使用，以及片状模塑料（SMC）在车身面板和框架等应用中的使用，用于外壳和支撑结构的块状模塑料（BMC）以及用于保险杠框架、升降门和座椅结构的注塑热塑性塑料的使用已经稳步增加。电动汽车电池外壳 - 用于固定和保护电动汽车内的框架和电池单元的盖子和托盘 - 可能是目前汽车复合材料机会最大的领域，主要是原始设备制造商需要减少整个电池组的质量。据说，空金属电池外壳甚至在装载之前就会增加 110-160 公斤的车辆质量，使其成为电动汽车上最重的组件——为更轻的复合材料提供了机会。除了轻量化之外，改用复合材料电池外壳还可以实现许多其他好处，例如更复杂的几何形状、更好的冲击性能、耐腐蚀性、更快的组装、更高的耐用性以及更好的阻燃性、防火性。
电动汽车备受关注，但同样值得注意的是蓬勃发展的氢经济，这推动了汽车，卡车，火车，轮船和飞机对氢燃料电池使用的需求增加。碳纤维外包装压力容器（COPV）是所有这些应用的储氢选择。电动汽车的电池外壳在 2022 年往往占据汽车复合材料的头条新闻，但内燃机汽车远未被排除在外。对于电动汽车和内燃机汽车，原始设备制造商继续在有意义的车辆中逐步采用复合材料结构部件，并朝着更高效、更自动化的流程发展，以增加产量。例如，在2022年，宝马集团(德国慕尼黑)推出了其最新的电池电动运动车辆(SAV) iX，其特点是“碳笼”车身框架，在多材料设计中结合了RTM编织预成形、纤维增强热塑性注塑、压缩成型和金属材料，该设计建立在宝马之前的i3、i8和7系复合材料战略的基础上。复合材料钢板弹簧和钢板弹簧组件也继续成为汽车复合材料的主要市场。例如，2022 年 SPE 汽车创新奖的大奖获得者是由慕贝尔（德国阿滕多恩）为通用汽车公司（美国密歇根州底特律）开发的用于轻型卡车项目的全复合材料板簧。采用玻璃纤维增强环氧树脂预浸料制造的钢板弹簧，与全钢钢板弹簧相比，可减少75%的质量，与混合钢/复合钢板弹簧相比，可减少58%的质量。
第一批完全商业化用于汽车行业的碳纤维轮毂是由澳大利亚Waurn Ponds生产的，于2008年推向市场。2015年，每套碳纤维轮毂达到15，000美元，这些车轮不适合大批量车辆。从那时起，各种汽车复合材料制造商一直在寻求材料和工艺组合，以使碳纤维车轮在成本和性能上与锻造和铸铝车轮竞争。2021 年 8 月，意大利法恩扎宣布为英国汽车制造商宾利开发 22 英寸全碳纤维轮毂。据说是有史以来最大的全碳纤维轮毂，它通过高压RTM（HP-RTM）制造，每个轮毂可减轻6公斤的重量。更轻的车轮导致更少的转动惯量，这意味着更大的加速度，更短的制动距离和更好的车辆操控性。
除了关注电气化之外，汽车行业还继续创新，为许多组件提供更可持续的材料解决方案，从天然纤维复合材料到生物基树脂、可回收性等。
