经过几十年的发展,汽车轻量化已经产生了多项技术路线,大概可以分为结构轻量化、工艺轻量化和材料轻量化三个方向,这些技术都在不断研究当中。由于结构轻量化、工艺轻量化已经经过几十年的改进,上升空间较为有限。而随着材料技术的不断进步,一批性能优越的材料得以应用,其轻量化潜力正日益凸显出来,成为各方重点关注领域。据Frost & Sullivan分析,到2017年全球轻量化材料市场有望达到953.4亿美元。
材料轻量化方案目前主要采用高强度钢、铝合金、镁合金、增强塑料、复合材料替代传统钢材。
高强度钢和铝合金是目前最常用的减重材料。高强度钢通过更大的比强度减小零件尺寸。据研究,相比于传统340MPa钢,600MPa钢理论减重潜力在20%左右,800MPa钢可达到30%。铝合金密度是钢的1/3,且以铝代钢导致的结构优化可以产生二次减重效果,效果可达到一次减重的50%~100%。
镁合金虽然比铝合金密度更小,但其强度不足、高温蠕变性差、耐腐蚀性差,主要用在汽车内饰件中。目前我国镁合金在汽车中使用仅1.5kg,美欧等发达国家也仅有5kg。工程塑料存在易老化、韧性差等缺点,也主要在内饰件中使用。国外汽车工程塑料使用约230kg/辆,我国约150kg/辆。
复合材料是最轻的轻质材料,其减重效果远优于高强度钢、铝合金等,且其根据基体和增强材料的不同,呈现出耐腐蚀性、抗振性等多种优越性能。由于复合材料研究起步较晚,目前在汽车中使用仍不多,但由于其优良特性,它正日益广泛的应用于汽车车身、结构件、内饰件中,未来势必对高强钢、铝合金产生替代作用。
我国汽车企业正积极探索复合材料的应用。如吉利汽车在义乌建设了中欧(义乌)智造园,主要生产由英国引进的TX5车型。该车型采用串联增程式动力系统、复合材料外覆盖件,具备零排放能力,综合成本可降低40%左右。根据2015年国家主席访英时签订订单,吉利将向伦敦提供35000辆该款汽车。
2014年,我国民用汽车保有量1.48亿辆。假设我国民用汽车保有量年增长率4%,到2020年达到1.87亿辆,复合材料渗透率10%,每辆车使用复合材料100kg,单价30元/kg计算,该业务市场空间将达到560亿元。
热塑性复合材料是当前复合材料行业中增长最快的子市场。它具有“高性价比、低成本化、绿色环保化”等特性,广泛应用于汽车、建筑、航天、高铁轻量化等领域。
公司生产的LFT-D材料较以往闭模加工工艺,公司的模压工艺具有减少生产循环、制品重量轻、可回收和可加工材料种类多的优势,同时增加了设计自由度和汽车组件的可回收性。相对GMT和LFT-G长玻纤产品成本降低30%~50%
与其它LFT-D模压企业相比,公司也具有显著竞争优势:1)在国内首家拥有自主知识产权的模压长玻纤材料生产工艺,可以根据客户需求快速调整生产线。而其它企业需进口海外生产线,设计能力差,响应速度慢;2)复合材料零部件产品中,原材料仅占成本的20%~30%,其它绝大部分为生产线折旧。公司自主研发的生产线成本仅为进口产品的1/4,在自主品牌车型和合资品牌的中低端车型中具有明显价格优势。
公司还有三条SMC生产线,可以制造汽车后尾门。目前国内有4家企业可以生产SMC后尾门,但具有A级表面处理能力的仅有海源一家。