车用复合材料

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frost&sullivan的高级研究分析师Sandeepan mondal预测，热塑性塑料比热固性材料更有优势，因为它们比热固性塑料更容易回收。这一点变得越来越重要，因为废物法律法规和回收零件的能力对材料选择的影响越来越大。 这两种材料的巨大市场需求已经成为这两项重大收购的主要驱动因素。最近一次发生在2013年1月，当时荷兰的腾卡特公司表示将很快收购琥珀复合材料公司。这家荷兰公司发表声明称:全球复合材料市场的主要组成部分是热固性材料，tencate在该市场的主要业务集中在空航空、航空航天和雷达整流罩应用。凯特补充道:收购琥珀复合材料将有助于我们加快在欧洲热固性复合材料市场的业务。因此，收购amber后，tencate增加了其在欧洲热固性和热塑性复合材料领域及其主要下游市场的市场份额，如工业和汽车复合材料、模具材料和空航空航天市场。 第二次收购2012年，cytec收购了UMECO。cytec工业材料全球汽车营销经理alexander aucken表示:此次收购将帮助我们实现工业材料(包括汽车)市场设定的增长目标，该市场具有巨大的增长潜力和价值创造。 在收购完成之前，芬特拥有他所说的全部热固性和热塑性复合材料。umeco的生产能力将有助于开发和扩大其产品范围。 aucken没有披露cyante在汽车热塑性塑料和热固性塑料方面的发展战略。但他表示:我们在工业汽车市场的战略规划非常周密，进展顺利。我们与捷豹路虎的联盟是这一战略计划的一部分。汽车市场在不断变化，我们在高端汽车和赛车市场提供先进复合材料的悠久历史仍在继续，我们正在不断开发新的复合材料以满足市场需求。适合大规模生产的材料、生产流程和自动化流程的开发，以及供应链的集中管理是我们未来发展的基石，捷豹路虎和其他汽车公司与我们在这个市场上合作。 aucken认为，随着汽车行业在复合材料设计和生产方面经验的不断积累，复合材料的使用和对结构集成的需求将会增加。将正确的材料应用到正确的应用中，然后连接它们，即使用匹配的模具、热固性复合材料(预浸料成型和树脂传递成型//rtm)和热塑性复合材料。这种方法使得多材料汽车解决方案逐渐成为行业规范。 优点和缺点 在热固性和热塑性材料方面都有经验肯定会给cytec和tencat带来很大的帮助，因为一些设计师更喜欢热固性材料，而另一些则更喜欢热塑性材料。亨斯迈先进材料公司的营销经理Klaus ritter解释说，部件设计的过程通常是评估每种复合材料的优缺点的过程。 热塑性复合材料有三个优点。Itter说，首先，热塑性塑料的抗冲击性是热固性复合材料无法比拟的。热塑性塑料可以加快预浸纤维材料的加工速度，最重要的是，它具有随时重塑产品的能力。然而，因为热塑性塑料最初是固体，所以很难润湿纤维。渗透需要特殊的技术和设备。这相对增加了预浸渍的成本，同时加工温度较高，这也增加了日常生产成本。 ritter接着说，热塑性塑料的其它缺点包括其蠕变性能和高内部张力，这是由热塑性塑料和增强纤维在从高加工温度冷却下来时的不同热膨胀引起的。然而，单向增强的问题相对较小，而复杂的三维形状存在很大的问题，这也将导致表面质量的下降。 热固性复合材料的加工时间通常相对较长。现在，通过在高压釜外使用高压rtm(树脂传递模塑)快速模塑方法，可以实现五分钟周期(一分钟注射，两分钟固化)。对于不太复杂的压缩成型操作，每个零件只需要两分钟(仅一分钟固化)。他说。 Ritter认为，在结构应用中，由纤维增强环氧树脂制成的热固性复合材料的机械性能和耐腐蚀性甚至高于金属部件，并且重量比金属轻得多。热固性复合材料良好的纤维润湿性能和较低的加工温度有助于降低投资成本，保持最佳的产品质量和力学性能。 ritter说热固性复合材料具有最低的蠕变变形，并且它们结合了形状和功能来制造非常轻的结构部件。无论碳纤维的外观或汽车零件的喷涂表面如何，都可以获得非常好的表面质量。然而，毒性通常被认为是几种热固性材料体系的缺点。 根据迈图特种化学品全球运输市场部主任弗朗西斯·迪福的说法，这个问题是错误的。他说:这是一个比简单选择树脂和加固材料更复杂的问题。应根据具体应用和环境选择合适的材料。材料的选择取决于你是需要一个好的装饰部分还是结构部分；是否适应特定的几何形状或满足特定的成本目标。 消泡剂同意传统热固性树脂需要长时间固化，但现在它可以实现每两分钟一次的加工周期，而不牺牲其他性能。在一篇题为“用于汽车复合材料结构下一代大批量制造的先进热固性树脂基体技术”的文章中，罗曼·希勒米尔博士、塔勒·哈森博士、拉斯·弗里德里希？塞德里克鲍尔认为，环氧复合材料可以与传统材料竞争，如钢和铝。 在这篇文章的摘要中，编辑们说:新技术是独一无二的，因为它们有足够长的注射加工窗口，可以很好地浸透增强纤维，实现非常短的固化周期。研究结果表明，采用创新的树脂材料和加工工艺，可以以较低的成本批量生产结构复合材料零件。据迈图公司介绍，新推出的快速固化系统epikotetm粘合剂05475/epikoure 05500固化剂可以帮助汽车制造商通过rtm或液体压缩成型工艺实现更高的生产率。celanese的工程塑料业务ticona认为，热塑性胶带是减轻重量的关键。 在2012年jec美国复合材料展上，Tecona技术发布经理迈克尔·鲁比(Michael Ruby)发表了一篇关于玻璃纤维增强热塑性复合材料单向带的技术文章。本文综述了Tykona在汽车车身底部防护层(ubs)方面的研究，介绍了提高复合材料硬度/强度和抗冲击性能的方法，即采用连续原丝和玻璃纤维增强热塑性复合材料单向带生产纤维织物和定制层压坯料。 Tykona认为，热塑性聚合物和连续纤维复合材料的结合可以生产出轻质耐用的零件。特科纳说，这些部件可以减轻重量和降低成本，并可以在极端环境中使用。 公司开发了一种采用长纤维增强热塑性复合材料在线复合技术(d-lft)的汽车车身地板罩。所用的复合材料由连续纤维半成品织物和层压材料增强，以提高硬度和抗冲击性。碳纤维企业之间竞争的加剧和更快的固化周期可能会鼓励更多的汽车设计师采用增强聚合物。组件的集成已经进行了很多年。正如axon Automotive所证明的那样，在这一领域仍有许多工作要做。英国公司axon开发了一种城市汽车。这款B级车的尺寸非常接近雪铁龙cl，但据说整个车身框架仅重50公斤。 轻型车辆可以最大限度地降低油耗和废气排放。市场对轻型汽车的需求促使该公司开发了一种黑色车身的碳纤维复合材料系统。据说一辆城市汽车的黑色车身系统只有50公斤重；一辆中型汽车只有80公斤重。oaxon还表示，快速建立一个经济的汽车平台的方法以及能够随着需求变化而增加的最佳初始产量具有巨大的发展潜力。 结构集成度越高，制造的零件越少。轴突总经理史蒂夫·卡曾斯解释说。 cousins说，经典的白色机体有350个零件，而axon的黑色机体零件更少，制造速度更快。根据卡曾斯的说法，一个3米高的梁只需要10分钟就可以浇注成型。 axon使用axontex技术制造强度和硬度都非常轻的复合结构梁。该公司表示，该系统不仅能满足所有硬度和碰撞标准，还能在车身外板中使用任何所需的材料，从钢到热塑性塑料，以及任何介于两者之间的材料。Crestapol 1250 lv是一种碳纤维复合树脂系统，由该公司与scott bader合作开发，已用于其城市汽车的车身框架，以实现更低的成本和更高的强度。 福特汽车公司也在使用碳纤维材料，该公司正在与陶氏汽车系统公司合作，研究先进的碳纤维复合材料在生产车辆中的应用。福特提高燃油效率战略的主要内容之一是到2020年将新车和卡车的重量减少750磅(约340千克)。福特公司首席技术官兼副总裁保罗·m·阿斯卡雷纳斯解释说，降低汽车油耗有两种方法:研究和创新。他们正在研究如何提高燃料到动力的转换效率，并减少动力传动系所需的工作。 福特主要通过减小发动机和电气设备的尺寸来解决转换问题，而降低能耗的关键是降低服务质量和提高动力性能。他说，福特正在研究一系列新材料、改进的设计流程和新的制造技术，这些技术可以使汽车在减轻重量的同时满足日益严格的安全和质量标准。 我们在使用轻质高强度聚合物和结构连接技术方面取得了一些进展，因此与福特公司合作是合理的。陶氏汽车系统公司R&D总监弗洛里安·斯卡特曼说。 陶氏和福特签署了合作开发协议，双方将在多个领域合作，共同发展。这个R&D团队将致力于为车辆建立一个经济的碳纤维资源，并开发适合大规模生产车辆的零件制造方法。这种合作将结合双方最突出的优势，包括福特在生产车辆的设计、加工和生产方面的能力和经验，以及陶氏在R&D、材料科学和聚合物定量加工方面的优势。 该联合开发项目还将利用陶氏化学公司通过与土耳其碳纤维制造商aksa和美国能源部橡树岭国家实验室(ornl)合作开展的研究工作。 如果合作成功，碳纤维部件可能会在本世纪后半叶出现在福特的新车上。产品开发团队的目标是达到50英里/加仑以上的新燃油效率标准，并延长电动汽车的里程。 回归 现在，设计师们对聚合物和增强材料的选择非常挑剔。然而，英国布里斯托尔国家复合材料中心的业务支持工程师奈杰尔·基恩(nigel keen)表示，与可回收性相比，热塑性塑料的加工速度是最有利的因素。因为现在，热塑性塑料和热固性塑料都有符合欧盟标准的回收解决方案。然而，回收仍然是一个难题，尽管汽车制造商在设计零件时已经考虑到了这个问题。 据说使用热固性材料可以实现100%的回收。oeco-wolf公司的营销经理bruce ogilvy表示，公司的回收系统将会越来越受欢迎，因为汽车行业正面临着一个压力，那就是如何证明对于热固性材料制成的零件有一个可行的回收方法。 随着原材料成本的不断增加以及填埋相关法律法规的不断发展，废物再利用的能力变得越来越有吸引力。然而，奥美表示，起初，用回收材料替代一定比例的纯材料所节省的成本并不理想。因为，当填埋成本降低时，其他相关费用增加，所以降低成本成为主要考虑因素。目前，我们正与一些公司合作建立纤维回收工厂，回收玻璃纤维增强材料和碳纤维复合材料。 生态狼公司的回收系统主要由两部分组成，一部分是生态研磨机。该设备结构坚固，其特殊设计可在保持玻璃纤维或其他天然纤维完整性的同时应对材料的磨损。这使得纤维能够重新添加到新产品中。 第二部分是生态分散浸渍器。这是一个气动装置，可以测量来自eco破碎机的物料，并将其输送到现有的分散设备，然后根据操作人员的要求将它们注入树脂流中。oeco-wolf公司提供了一种适配器，可以在不改变树脂系统的情况下重复使用废料。[/h/最终，设计师可能会被迫做出妥协。这是因为聚合物和碳纤维材料的选择可能在某种程度上取决于过程的自动化程度。此外，尽管在一些工艺中固化时间已经缩短，但是仅仅找出所有的变量，例如设计、材料、尺寸和成本，在汽车工厂中引入新的复合材料生产工艺是不够的。也有必要对二次加工的影响有深入的了解，如喷涂工艺。看看汽车制造商如何实现他们未来的减肥目标很有趣。

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