汽车业面临轻量化大考 碳纤维有望加速普及
发布时间：2017/5/2 23:15:38 作者：佚名 点击：
在各国节能减排政策驱动下，“轻量化”是当前全球各大传统汽车厂商关注的一大焦点，被誉为“黑色黄金”的碳纤维复合材料正成为实现汽车轻量化的有效途径。在近日举行的第十七届上海国际汽车工业展览会上，北汽集团、观致汽车、蔚来汽车等多家车企都展出了使用碳纤维轻量化部件的汽车产品，预示着国内新能源汽车碳纤维复合材料轻量化部件应用时代的到来。
“中国碳纤维走向汽车轻量化的时代已经开启。”国内新材料产业老牌上市公司康得新董事长钟玉向记者表示，随着中国汽车轻量化的发展，以及国内碳纤维产业规模的扩充、技术工艺的持续改进和成本的逐步下降，未来几年碳纤维复合材料在汽车行业有望加速普及。
汽车轻量化风潮推高碳纤维需求
碳纤维（carbon fiber，简称CF）是一种含碳量在95％以上的高强度新型纤维材料，它“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁。凭借比钢铝更强的优异性能，目前碳纤维在民用航空、机器人、高速列车和电动车领域正在取代其他材料，成为轻量化重要方向。
在全球汽车领域，2009年宝马i3率先把碳纤维工艺走向了工业化。宝马运用一套自动化和智能化的生产，开启了碳纤维汽车轻量化的先河。不仅宝马，世界主要汽车主机厂都在碳纤维领域大举投入，如奔驰与东丽成立合资企业，通用与帝人成立合资企业，福特，奥迪，大众，兰博基尼等也纷纷与碳纤维生产企业开始合作。在国内，康得新、和邦生物、海源机械、精功科技等多家企业也争相布局碳纤维产业链，推动碳纤维产业化和行业应用。
目前，国内多家汽车厂商已开始尝试使用碳纤维轻量化部件。在上海车展上，北汽展出的一款即将上市的纯电动汽车ARCFOX-1，其车体上半部分为康得新集团旗下康得复材公司设计开发的整体成型碳纤维复合材料上车体；观致汽车推出了全碳纤维车身的MODEL K-EV超级电动车，其碳纤维结构车身将于2018年由康得复材批量生产；蔚来汽车展出了一辆全碳纤维车身结构的智能纯电动超级跑车——EP9，此外还正在开发一款金属、碳纤维混合车身的纯电动汽车，并将在不久的将来大规模量产上市……
近日，康得复材宣布与北汽签订了一份碳纤维汽车部件的量产订单，这也是中国首个汽车碳纤维部件量产项目的订单。在此之前，尚未有中国厂商在批量生产的汽车上规模应用碳纤维部件，也没有中国的供货商批量供应符合汽车要求的碳纤维部件。
北汽集团党委常委、集团董事李峰认为，未来能够颠覆汽车行业，或者把汽车行业带到更高高度的有两件事情：一个是AI（人工智能），第二个就是碳纤维轻量化，用碳纤维复合材料颠覆金属材料。在轻量化方面，北汽集团和康得集团拥有良好合作，首批三个车型的碳纤维部件已经进入量产和准量产的状态。
“它是中国碳纤维用于汽车轻量化实现量产的开端。”钟玉表示，北汽集团同康得复材签订的中国首个碳纤维部件量产订单，标志着中国碳纤维行业真正走向了碳纤维4.0新时代，“具有里程碑式的意义”。
未来四年将投资800亿元
汽车碳纤维轻量化浪潮的兴起，与近年来全球各国节能减排政策的推进息息相关。2009年全球气候大会对汽车排放提出了更高要求，中国政府在该次大会上承诺，到2020年中国汽车百公里油耗不可高于5升，每公里排放二氧化碳不超过120克。由于发动机技术已经到达一定极限，要解决排放问题，实际上只有一个选择，即轻量化和发展新能源电动车。
“轻量化、智能化、低碳化是汽车产业未来三个重要驱动要素，其中轻量化将决定一个车辆或者品牌的生存。”钟玉向记者表示，因为智能化、低碳化都是锦上添花，“轻量化”则是解决生存问题。
研究数据显示，汽车整车质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3升到0.6升。对传统汽车厂商而言，减轻汽车重量是降低排放的最佳手段，而碳纤维材料的应用是实现汽车轻量化的必由之路。
钟玉告诉记者，目前中国每年需要碳纤维16200吨，国内企业只能生产3200吨，其他高性能的碳纤维全部需要进口，一些高端碳纤维，国外还在严格封锁。预计到2025年，中国碳纤维总需求将达到约10万吨。现在，日本东丽集团已计划将其产能从2.2万吨跃升到5.5万吨，德国计划将产能从9000吨跃升到4万吨。康得新也制定了庞大的发展计划，未来四年将投资800亿元，把产能从现有的5000吨碳纤维发展到6万吨。
“即使如此，这些产能和中国目前的需求相比仍是杯水车薪。”钟玉表示，未来几年康得新的汽车碳纤维轻量化部件会做到1800万件，按整车来算也就是60万辆车，远不能满足市场需求。
成本瓶颈犹待破解
碳纤维正成为汽车厂商必争之地。但目前国内碳纤维行业现状并不乐观。据业内人士介绍，目前中国碳纤维厂数量约30家，大多规模偏小，绝大部分都是百吨生产线；另外，整体性能水平也比较低，主要是生产低端产品T300，有几家能生产相对高端的T700。除此之外，中国还有60多家复合材料厂，主要是为自行车、钓鱼竿等提供部件。在这其中，康得新是迄今唯一能提供整体解决方案的厂商。
东兴证券不久前发布研报指出，中国碳纤维理论产能超过1.9万吨，但产能利用率低、产业结构低端，缺少高模量高强度碳纤维产品，高端碳纤维仍主要依赖进口。
目前，成本过高被视为制约碳纤维在汽车轻量化应用方面的一大瓶颈。对此，钟玉表示，中国碳纤维走向轻量化的时代已经开启，但碳纤维要真正走向普及很重要的一个条件是“降低成本”，预计未来几年碳纤维复合材料成本应该可以降至与铝合金相当的水平，“当这一天到来的时候，就真的是碳纤维普及的时候、颠覆的时候。”
康得新欧洲复合材料研发中心研发总监Thomas Staffenberger博士表示，“低成本”及“产业化”依旧是汽车复合材料技术发展的主要思路。受制于成本因素，无论是原材料成本还是工艺制造成本，碳纤维复合材料需要逐步地从航空航天渗透到跑车、豪华车，最后到普通车型。宝马公司的成功，也是随着新技术、新材料的出现，大幅度降低了制造成本后才得以实现的。
据Thomas Staffenberger介绍，康得新欧洲复合材料研发中心已经制定了详细的五年研发计划，预计在五年之后，可以使汽车碳纤维复合材料零部件的成本下降为目前的50％甚至更低，同时生产节拍降低到两分钟以内，以满足量产汽车的工业化需求。记者 高少华
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