2024復合材料在汽車領域的應用（一）
同樣在熱塑性塑料領域，2023年秋季，聚烯烴和生物聚合物的生產商Braskem（美國賓夕法尼亞州費城）宣布，其推出了一種用于示范的安全帶加強件，它由用復合材料編織的網格增強材料以及采用Weav3D Inc.（美國佐治亞州諾克羅斯）的單向纖維增強復合材料帶材制成的聚丙烯（PP）片材制成。Weav3D的工藝能夠為各行業大批量地生產熱塑性復合材料的網格結構，與復合材料有機片材相比，據說可以減輕部件重量、降低成本以及減少浪費。
2024年初，HyWaSand項目展示了用于貨車內部的儲物箱翻蓋示范件，它包含一個由全自動熱成型工藝制成的熱塑性復合材料夾層結構。參與該項目的德國合作伙伴包括：戴姆勒卡車公司（斯圖加特）、愛爾鈴克鈴爾股份公司（斯圖加特）、ThermHex Waben GmbH（哈雷）、Edevis GmbH（萊因費爾登-埃希特丁根）、弗勞恩霍夫材料與系統微結構研究所（簡稱弗勞恩霍夫IMWS，哈雷），奧地利的Engel Austria GmbH（施韋特貝格）也參與其中。他們表示，其結果有望用于生產輕質、低成本、大批量的內飾部件，并正在研究客戶應用。
同樣值得注意的是，2022年，寶馬集團（德國慕尼黑）推出了其最新的電池電動運動休閑車（簡稱SAV）iX，它采用了Carbon Cage車架，該車架是在一個多材料的設計中綜合應用了RTM編織預成型、纖維增強熱塑性塑料的注射成型、模壓成型和金屬工藝，該設計是建立在寶馬之前用于i3、i8 和7系的復合材料策略基礎之上。
碳纖維輪轂
與結構和外飾部件一樣，采用輕量化的碳纖維復合材料或混合采用金屬與復合材料的輪轂長期以來一直在高性能、低產量的賽車上占有一席之地，其超輕重量有助于縮短車輛的單圈時間。
近年來，為量產車開發復合材料或混合材料的輪轂越來越受到重視。第一個完全商業化用于汽車行業的碳纖維輪轂由Carbon Revolution（澳大利亞Waurn Ponds）制成，于2008年被推向市場。2015年，Carbon Revolution針對福特野馬Shelby GT350R車型推出了碳纖維的輪轂，但每套15000美元的價格，使得這些輪轂并不適合大批量的車輛。
從那時起，一些汽車復合材料的制造商就一直在尋求通過材料與工藝的組合，來使碳纖維輪轂在成本和性能上能與鍛造和鑄鋁的輪轂展開競爭，這包括：
1. Vision Wheel（美國阿拉巴馬州迪凱特）于2021年推出的輪轂，采用了A&P Technology（美國俄亥俄州辛辛那提）的編織織物和IDI Composites（美國印第安納州諾布爾斯維爾）的材料，以期用于高性能汽車，最終用于電動汽車。
2. ESE Carbon Co.（美國佛羅里達州邁阿密）于2022年推出其E2一體式碳纖維輪轂，它采用訂制纖維鋪放預成型和RTM工藝制成，適用于售后市場。
3. Bucci Composites（意大利法恩扎）的20英寸碳纖維復合材料輪輞采用高壓 RTM （HP-RTM）工藝制成，于2022 年推出，用于售后跑車/超級跑車細分市場。
4. Carbon Revolution于2023年推出了新的輪轂，目標是電動汽車和貨車的售后市場。
5. 現代汽車（韓國首爾）于2024年2月首次推出用于其Ioniq 5 N NPXI汽車的碳纖維混合材料的輪轂概念。這款訂制輪轂由車輪制造商 Dymag（英國威爾特郡）和復合材料的專業公司 Hankuk Carbon（首爾）合作開發，它整合了碳纖維復合材料的外輪輞與精加工的五輻鍛造金屬中心件。
這款21英寸、約10公斤的混合材料輪轂由 Dymag與Hankuk Carbon合作開發，是現代汽車公司集約化發展計劃的一部分
（圖片來源：Dymag和Hankuk Carbon）
回收材料或生物基材料
除了關注電氣化之外，汽車行業還在不斷創新，為眾多部件提供更可持續的材料解決方案——從天然纖維復合材料到生物基樹脂、可回收性等。這種對可持續發展的推動，可能很快就會被一些地區的立法所強制執行，如歐盟（EU）提議的一套規則，涵蓋了從設計到報廢（EOL）的整個車輛生命周期，比如，要求在車輛設計中最大程度地降低回收率、車輛中使用塑料的25%要來自回收材料，以及對某些部件的強制回收和再利用。
該領域的新進展包括：
1. 汽車技術供應商 Forvia（法國楠泰爾）宣布了多項舉措，以實現更可持續的汽車制造和設計，包括：用模塊化的內飾概念來減少對材料的使用和組裝所需的部件，使用回收材料或生物基材料，以及增加其儲氫罐的制造。
2. Forvia還于2022年在法國里昂成立了一個名為 Materi'Act 的研發部門，旨在開發、生產和銷售碳足跡比傳統材料低85%的材料。這項工作包括開發回收成分高達90%的樹脂、開發該公司NAFILean大麻纖維/聚丙烯產品的新版本，以及開發由生物基前體和低能耗工藝制造的碳纖維。
Materi’Act的一個目標是生產由生物基前體制成的低碳足跡碳纖維，以及采用低能耗工藝生產纖維
（圖片來源：Forvia）
3.在CIDER（用回收和可持續復合材料制造采用循環產品設計的汽車部件）項目的支持下，樹脂供應商阿科瑪（法國哥倫布）及其合作伙伴首次推出了一款由回收纖維和阿科瑪的可回收Elium樹脂制成的汽車門板。
4.亞麻纖維供應商 Bcomp（瑞士弗里堡）的亞麻纖維/環氧樹脂材料已被用于各種汽車外飾和內飾部件，包括最近為Cupra（西班牙巴塞羅那）的Born VZ 電動汽車開發的座椅以及為一級汽車供應商 Eberspächer（德國埃斯林根）提供的公共汽車空調罩。
5. Optiplan GmbH（德國厄爾斯尼茨）和樹脂供應商 AOC（德國沙夫豪森）合作開發的汽車夾芯板材料整合了Optiplan的回收 PET板材以及來自消費后PET廢料的AOC的配方。
Sonichem的英國倡議致力于將生物質副產品轉化為木質素，用于生產汽車用的塑料、樹脂和復合材料
（圖片來源：Sonichem）
6. 由可持續技術創新者 Sonichem（英國南安普敦）領導的一個聯盟，正在開發專有的 Sonichem 超聲技術，并生產可再生的、具有成本效益的替代品，用來替代石化產品以生產汽車行業使用的塑料、樹脂和復合材料。
原文鏈接：
https://www.compositesworld.com/articles/composites-end-markets-automotive-(2024)
來源：東華經緯新材料研究院
