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人物访谈

亨斯迈先进材料事业部亚太区及印度市场总监彭泰瑞:材料成型工艺在汽车轻量化方面的应用与发展
盖世汽车资讯
亨斯迈先进材料事业部亚太区及印度市场总监彭泰瑞近日在接受盖世汽车记者采访时指出“对于一贯以采用传统材料为主的汽车制造商来说,换用其他轻量化材料意味着其需要进一步研究合理的设计,从而使汽车结构简化,汽车配件数量减少,并且易于装配,而传统工艺无法解决这些难题。”

原文:http://chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=247&news_id=2975

       相关数据显示,整车质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3升至0.6升。随着国家燃油限值的逐渐趋紧,以及电动汽车续航里程问题的凸显,汽车轻量化已然成为众多车企实现节能减排目标的“不二选择”,其中,新材料的应用则被认为是实现汽车“减重”的关键。
       亨斯迈先进材料事业部亚太区及印度市场总监彭泰瑞近日在接受盖世汽车记者采访时,除肯定新材料在汽车轻量化过程中的重要作用,也同时指出,目前汽车轻量化所面临的问题不只是高昂的原材料成本,“对于一贯以采用传统材料为主的汽车制造商来说,换用其他轻量化材料意味着其需要进一步研究合理的设计,从而使汽车结构简化,汽车配件数量减少,并且易于装配,而传统工艺无法解决这些难题。”
       简而言之,就是新材料固然重要,而相关工艺也要跟上。以碳纤维为例,同样体积的碳纤维材料部件重量仅为传统钢制部件的20%到30%,而其硬度却为钢的10倍以上,轻量化效果十分明显。然而要实现这一材料的广泛应用,除了要考虑其高昂的成本,也难以避开相关成型工艺的配合问题。
       树脂传递模压工艺(RTM)是碳纤维复合材料等复材加工成型工艺的一种,在此基础上发展的高压树脂传递模塑成型工艺(HP-RTM)则采用预成型件、钢模、真空辅助排气,高压注射和高压下完成高性能热固性复合材料的浸渍和固化工艺,可实现低成本、短周期、高质量生产,一直备受业界推崇。而如今,动态流体模压(DFCM)这一新工艺也开始在该领域崭露头角。

盖世汽车:在汽车复材生产中,高效可靠的成型方案尤为重要。在此方面,亨斯迈有何独特工艺以及竞争优势?
彭泰瑞:亨斯迈创新的树脂传导成型方案提供一个优化系统,适用于所谓的高压RTM系统并缩短制作周期,此工艺不仅提高生产效率,还可促成碳纤维增强复合材料汽车的量产应用。树脂传导成型方案20多年前被研发用于生产航空业碳纤维复合材料配件,现今借着这工艺的创新,使其能用于汽车量产领域中,即树脂注入模腔,填充碳纤维并使其固化成形。高压树脂传导成型方案能使树脂快速浸渍纤维并加快其固化速度,从而缩短生产周期。


 
       亨斯迈先进材料事业部日前还推出更高效的动态流体模压成型工艺(DFCM),该工艺是先行在汽车部件纤维上涂布一层树脂,从而使其进入纤维层内,此举减少了纤维浸渍的时间,并配合固化进程以达至最高效益。能直接借模具提供质量稳定的产品,其采用了能快速固化环氧树脂,其生产部件的特点,是拥有高纤维含量和低空隙率。这是一种经过优化的模压工艺,有着简单快速制作的过程,可在30秒内固化,其生产周期仅为1分钟。我们的创新技术“能以一分钟的时间制造出可与正压釜工艺相比的环氧结构部件”也在JEC World 2016上斩获创新大奖。

盖世汽车:亨斯迈的相关工艺经历了从RTM到HP-RTM再到DFCM的发展。那么,具体到轻量化方面,相比RTM,HP-RTM和DFCM的优势分别是什么?在推动汽车轻量化发展的过程中两者分别发挥着怎样的作用?
彭泰瑞:在常规的RTM中,生产部件需15至85分钟不等;而在绝大多数的情况下,为了达到材料的最佳表现,后固化处理也是需要的。但近期亨斯迈发展用于HP-RTM的最新材料,即爱牢达?LY3585/ 爱牢固?3475能把时间缩至少于5分之内,即省至85%。
       在结构复合材料的生产工艺中,不管是RTM,或是 HP-RTM,都被认为是昂贵的工艺流程;鉴于此,亨斯迈提出革新的DFCM工艺方案,除了能降低成本外,也能在产品性能上有所提高,甚至在产品设计的自由度上及品质的提升都高于目前一般的WCM工艺。从生产周期上看,最快的HP-RTM材料能以3分钟的时间完成,而革新的DFCM则缩至1 分钟。
       总体上看,无论是HP-RTM或DFCM,由于其大大的加速了生产周期,故于轻量化发展的过程中,两者均非常重要。HP-RTM能生产较复杂的零部件,故能整合多个部件,提高设计上的自由度,减少模具的数目,从而降低复合材料生产成本;而DFCM由于在设备上的投入远比HP-RTM来得低,同时产品的品质又能比美用高压釜生产的复材,故能用于大部分零部件的量产中。

盖世汽车:您认为实施汽车轻量化的关键是什么?在进行轻量化的过程,我们应特别注意哪些问题的出现?
彭泰瑞:轻量化是未来的关键趋势,我们目前的研发方向主要是在确保稳定提升性能的基础上,对各总成零部件进行节能化设计,持续优化车型谱。目前汽车轻量化所面临的问题不只是高昂的原材料成本,也包括如何研发优化组合的结构设计。对于一贯以采用传统材料为主的汽车制造商来说,换用其他轻量化材料意味着其需要进一步研究合理的设计,从而使汽车结构简化,汽车配件数量减少,并且易于装配,而传统工艺无法解决这些难题。
       亨斯迈爱牢达粘合剂技术是针对该问题的一大解决方案,已经广泛运用在航空行业,通过所有验证,安全性高。制造成本方面,目前亨斯迈的产品可实现复合材料汽车零件批量生产、日产量达1000个。今后,随着环氧树脂及液态固化技术不断加强,批量生产数额将不断加大,制造成本会进一步减少。

盖世汽车:以您的经验来看,相关企业应如何推动中国轻量化产品及技术的进一步发展?
彭泰瑞:近年来,中国在汽车轻量化技术方面取得了不少成果,一些政策也在促进汽车轻量化技术的发展进步。但相对来说,中国起步较晚,所以从整个行业来看,其产业结构不够清晰完善、相应的理论研究较为匮乏、政策的支持也稍显滞缓,在一些突破性的前瞻性技术问题上还存在一些瓶颈,而这些正是我们未来发展的方向。同时,国外的轻量化发展目标明确且细致,比如美国要在2020年要比2013年降重20%,这就说明已经研究了实现的路径,这些是值得中国企业借鉴的。不过,中国的企业潜力巨大,且极具创新性和研发热情,相信在不远的将来,一定可以在轻量化技术领域取得瞩目成绩。

盖世汽车:目前亨斯迈与汽车行业哪些用户进行了合作、进行哪些方面的合作?有无具体案例可分享?
彭泰瑞:如同以往的航空航天领域,亨斯迈先进材料事业部一直位于引进汽车结构复合材料的最前沿,比如从早期的F1方程式赛车,到今天轻量化的量产汽车,以至安全性能持续被提高的宝马i3和i8等,均引用了亨斯迈的树脂技术。就宝马i3而言,它是全球首款全面采用碳纤维增强复合材料的量产汽车,其碳纤维部件的加工成形便采用了亨斯迈的环氧树脂解决方案。可见,快速固化的爱牢达?树脂技术及其“类航空材料”的机械性能将会成为纯电动汽车量产不可或缺的助力条件。

盖世汽车:在亨斯迈的终端领域中,汽车行业目前的占比情况如何?预计未来五年这一比例将有怎样的变化?原因是什么?
彭泰瑞:与航空航天和体育娱乐领域不同,在这个阶段,我们无法评估汽车领域的复合材料对整个先进材料的销售是否有着非常重要的影响。因为我们意识到尽管BMW或者其他传统的高性能小型轿车在应用结构性复合材料相对保密。然而,随着汽车行业的解决方案的快速发展,相信在不到十年的时间内,这个行业在整个先进材料领域将会变得非常重要。  文章来源:http://chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=247&news_id=2975