近日,IALTA(中國)創新峰會2013暨汽車輕量化科技會議在滬召開,各大主機廠和汽車零部件供應商以及原材料供應商匯聚一堂,就汽車輕量化技術與中國綠色科技應用未來展開討論。長安汽車股份有限公司工程研究總院副院長暨IALTA 執行主席曹渡先生向大家分享了中國自主品牌汽車輕量化技術發展趨勢。
長安汽車股份有限公司工程研究總院副院長暨IALTA 執行主席曹渡先生
中國市場經過多年高速發展,2009-2012年連續四年成為全球汽車銷量第一的國家,且未來仍具備非常較大的增長潛力。至2012年底,全國汽車保有量1.2億輛,年增長1510萬輛,增長量超過1999年底全國汽車保有量。
據權威人士保守預計,中國汽車總需求量的飽和點至少在3000萬輛,保有量4.5億輛
節能減排壓力下 以塑代鋼成汽車業必然趨勢
2011年,中國每輛汽車平均消耗汽油或柴油2.15噸/年,遠高于歐盟的1.5噸,日本的1.1噸,中國車用燃油占燃油總消耗量的近55%,而石油的進品依賴度已超過55%,已經超過美國,能源安全問題壓力巨大。我國汽車平均百公里油耗遠高于國外,在諸多影響因素中,汽車輕量化效果遠低于國外是最直接和最主要的原因之一。
與此同時,汽車尾氣是大氣的主要污染源,我國城市大氣污染中,汽車尾氣排放所占比例已超過70%,國家將加強環保立法嚴控車輛污染。
節能減排已成為世界各國的共同行動
歐盟:指令2009/443/EC要求,2012年達到車輛平均CO2排放120g/km,超標罰款最少5歐元/g/km;在2020年達到95g/km,超標罰款95歐元/g/km;
美國:2016年平均CO2排放達到250g/英里的水平,并且平均燃料經濟性達到34.1mpg;以乘用車為例,每低于限值0.1mpg,將被處以5.5美元乘以該企業當年汽車總產量的罰款。
中國:《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012—2020年)》:2015年企業平均油耗6.9L/km,節能惠民標準5.9L/km;2020年企業平均油耗5.0L/km,節能惠民標準4.5L/km。
輕量化是實現汽車節能減排最有效的技術手段之一
汽車整備質量每減少100Kg,百公里油耗降低0.3-0.6L;
車重減小10%,可降低6%~8%的油耗,降低5~6%的排放。
除此之外,在動力更新換代技術難度大、耗資多,對汽車產業鏈帶動不明顯的背景下,輕量化改善發動機性能,提高燃燒效率;提升汽車的空氣動力學性能,降低滾動阻力;提高動力傳動效率,減小功或動力傳遞損失;
塑料的應用可實現“減量化、再利用、資源化”
塑料的應用能夠減輕車重,降低燃油消耗和碳氫化合物排放,還可提高動力性;加工成型是無污染排放、低消耗、高效率的過程;絕大部分塑料使用后能夠被回收再利用,是典型的資源節約型環境友好材料。
這一優勢的形成主要是因為塑料復合材料的特性:
密度小、比強度高,輕量化效果明顯;
集成度高:15個金屬零部件簡化為1個塑料前端骨架;集成前大燈、冷凝系統等4大零部件總成;
可設計、造型自由,可成形復雜曲面;
減震性好,吸能性好:由于樹脂基復合材料的振動衰減系數大,受沖擊時能夠吸收大量的沖擊能,當汽車發生碰撞時,可避免或減少對人體的傷害,這對行車安全十分有利。如熱固性(如環氧樹脂)碳纖維復合材料粉碎錐及類似能量吸收結構可以吸收約120千焦耳/公斤的能量,如果使用熱塑性樹脂則能吸收250千焦耳/公斤,相比之下,鋼材的吸收效率為20千焦/公斤;
成形工藝簡單:在中批量生產的車型中,用樹脂基復合材料取代鋁材可以降低成本40%左右
塑料應用于汽車行業的發展趨勢
從總體來說,汽車塑料已由普通裝飾件開始向結構件、功能件方向發展;汽車塑料材料向強度更高、沖擊性更好、超高流動的復合材料和塑料合金方向發展
梳理一下塑料的應用脈絡,我們不難發現塑料應用有個“四部曲“:
已邁出的第一步:通用改性塑料,如PP、PE、PVC、ABS及PA等耐熱增強的改性,主要應用在汽車內外裝飾件上
正在邁進的第二步:長/短玻璃纖維增強復合材料,主要應用在部分結構件和功能件上
第三步:碳纖維增強復合材料(CFRP),整車白車身和承載機構件
第四步:天然植物纖維增強復合材料,主要應用于內外裝飾件–有機回收(環保)
以塑代鋼 效益顯著
塑料的應用能夠實現整車降低油耗、減少排放,促進新能源汽車的發展和應用,提高整車技術含量和市場競爭力;
發展新興技術產業,趕超世界先進水平;推動原材料生產企業產業發展;推動塑料復合材料零部件制造業發展;推動設備制造企業的進一步發展;建立汽車全新輕量化技術應用基地;創建就業崗位10萬人以上。
在以塑代鋼這一趨勢下,要實現以上諸種效益,應該在政府指導下,原材料供應商、零部件供應商、高校和研究學院、協會、主機廠這六方聯合建立聯盟,由協會兼顧各方利益,建立以塑代鋼全產業鏈。