长城汽车-玻纤复合材料与汽车轻量化

持续发展，那么，汽车工程师、汽车企业、汽车行业、政府
层面应该如何建立行之有效的汽车轻量化技术路线和长期规 划； 为什么提出这样的问题，下面来看看具体的例子：
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在整车全生命周期内，不同阶段CO2排放差异较大； 不同的轻量化技术路线CO2排放差异较大；
如何评价轻量化技术路线是有效的。
年平均增长率/% 18 12 17 25
第六届国际汽车轻量化塑料及创新材料发展论坛 在复合材料价值链中，原材料、 浸渍、结构件制造等 中间产品加工成本占50%以上。其原材料和浸渍成本具有 相对稳定性，降低结构件的制造成本成为关键。
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典型塑料复合材料汽车零部件：
0.52 0.30
300
500 100
844
2578 300
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碳纤维复合 材料 碳纤/玻纤复 合材料 玻纤复合材 料 钢
17 2 193.6
241.3
367.9
车身侧围
底板
横梁
横梁
车顶
各种材料车身质量对比
各种材料能量吸收性能比较
塑料复合材料越来越多的用来替代传统金属材料，成为实现
汽车轻量化用材主要趋势之一。
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结构设计优化
材料轻量化
高强钢、镁合金、铝合金、 塑料及其复合材料等
制造工艺创新
热压成型、液压成型、 内高压成型、激光拼焊等
同时，还有零部件数量集成及功能集成，实现整车轻量化
第六届国际汽车轻量化塑料及创新材料发展论坛 与整车价位有关的材料轻量化设计技术路线
小型轿车 长途为主 小型轿车 市区为主
重量 平均油耗 减重节油
t
1 1
全寿命 减重 周期里程 全寿命节油
L
720 829
L/100km L/100km 1000km
6 8.5 0.36 0.55 200 150
中型轿车 长途为主 1.6
中型轿车 出租 豪华轿车 长途为主 1.6 2
9
11 12
0.28
第六届国际汽车轻量化塑料及创新材料发展论坛 2、国内大多数材料企业、零部件企业，面临以下问题：
1、低价位车型（＜ 10万）：
以钢为主+玻纤增强材料的应用；
2、中等价位车型（10-20万）：
以钢为主+少量的铝合金+玻纤增强材料的应用；
3、高价位车型（20-80万）：
以钢为主+多量的铝合金+玻纤增强材料的应用；
4、高端车型（＞80万）：
以铝合金为主+玻纤增强材料和碳纤复合材料的应用；
第六届国际汽车轻量化塑料及创新材料发展论坛 据最新统计，汽车行业的纤维增强塑料复合材料消耗量 约占其世界总消耗量的80%。其中欧美消耗量大约占 95%(欧洲占80%，美国占15%)。
其材料性能要求如下表所示，应用模压成形技术可以将20多个冲压
件进行有效地组合集成化，且只需开发一套模具，就可完成整个产 品的一次性成形。
检测项目 密度 拉伸强度 弯曲强度 单位 g/cm3 MPa MPa 技术要求 1.12±0.02 ＞120 ＞95
缺口冲击强度
热变形温度
KJ/m2
℃
＞18
＞130
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相对金属冲压件，玻纤复合材料(PP-LGF30)制作的前端模块 部件，其产品重量仅为3.5 Kg，实现部件减重30%。同时，还减 少150万元的前期模具投入费用，减少了焊接、涂装等生产工序。
第六届国际汽车轻量化塑料及创新材料发展论坛 在乘用车行业，热塑性复合材料代替热固性复合材料成 为汽车企业用材的一大趋势。
数据来源 http://www.clii.com.cn/news/content-350518.aspx
地区 全球 北美洲 西欧 亚洲
2004年产量/百万kg(百万磅) 108(239) 44(96) 34(74) 31(69)
2009年产量/百万kg(百万磅) 245(541) 77(169) 73(163) 95(210)
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玻纤复合材料与汽车轻量化
长城汽车股份有限公司 杨 洁
目 录
1
2 3
轻量化设计中复合材料应用趋势 长城公司复合材料应用现状
复合材料应用遇到的问题
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研究表明，轿车减重减重100kg与节油效果关系如下所示：
车辆类型使用条件
wenku.baidu.com
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以前端模块为例，分析玻纤增强材料在整车轻量化方面的应用。 传统前端模块采用10-20个钢板冲压件焊接而成，为此，需要开发 多达65套以上的模具，最终产品的重量为5.5Kg。
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选用长玻纤增强热塑性聚丙烯（PP-LGF30）制作前端模块，
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基于汽车产品的环保型和节能特性，开展汽车行业的 全产业链优化； 对供应商链上的材料企业、零部件加工企业的工艺、
生产设备等进行技术改进；
基于温室气体等，开展整车及其相关产品的全生命周 期的评价； 加大汽车行业的环保技术、节能技术开发投入与研发 力度和应用水平；
涉及前端模块、侧门模块、后尾门骨架、备胎舱、座椅骨 架、仪表板骨架、顶棚、底护板和发动机罩盖等部件
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项 目 软质仪表板骨架 电池支架 油底壳 后防撞梁 后排座椅靠背 进气歧管 加油口盖 换档底座 座椅骨架 电池包壳体 后背门内板 前段模块 PP-LGF 材料 PP-LGF PA-GF GMT PP-LGF/GMT PA-GF PPO/PA PP-LGF GMT 模压成型 模压成型 注塑成型 正在开发 注塑工艺 采用工艺 注塑工艺 注塑工艺 模压工艺 注塑及模压工艺 注塑工艺 已产业化 开发完成 是否产业化 正在研发
在欧盟2000/53/EC指令（ELV）已明确要求，针对M1、
N1类车2015年整车回收利用率要达到95%。 我国也将在2013年实施的汽车回收利用法规中，要求 M1、N1类整车回收利用率85%。 因此，现在乘用车企业普遍采用提高热塑性复合材料， 代替传统的热固性复合材料，提高整车回收率。
第六届国际汽车轻量化塑料及创新材料发展论坛 但是还有两个问题需要汽车行业特别关注： 1）汽车轻量化既然是解决节能减排、保持汽车行业的可