汽车用工程塑料介绍

实现节能
燃油消耗可 减少6%
实现环保目标
减少排放
.7.
二、汽车轻量化
2.2 汽车材料的变化
中档轿车重量的变化
1.400 kg
1.100 kg
1.150 kg
1970
2000
2010
美国、欧洲和日本等国家通过多年 的研究，对轿车工业提出了2010年达到 100公里3升油耗的目标，实现这个目标 需要改进发动机的燃料燃烧技术和减轻 50%的汽车重量。
.31.
三、工程塑料在汽车中的应用
3.2 工程塑料在仪表板、内饰系统的应用
.32.
三、工程塑料在汽车中的应用
3.2 工程塑料在仪表板、内饰系统的应用
.33.
三、工程塑料在汽车中的应用
仪表板系统
Instrument panel 目前国内
中高档车 经济型车
软质、聚氨酯反应发泡成型 硬质、改性聚丙烯注射成型
.37.
三、工程塑料在汽车中的应用
.38.
三、工程塑料在汽车中的应用
3.4 工程塑料在防碰撞安全系统中的应用
.39.
三、工程塑料在汽车中的应用
.40.
三、工程塑料在汽车中的应用
.41.
四、我国汽车塑料应用存在的问题与对策
4.1 存在的问题
汽车塑料应用技术与国外存在较大差距:
ü 重材料研发，轻工艺研发； ü 新材料研究与应用技术研究脱节； ü 改性料规模小，无自身原材料供应； ü 无行业规范； ü 主机厂家缺乏材料应用研发能力，材料厂家缺乏产品开发能力。
轿车工程塑料平均用量增长情况
.10.
三、工程塑料在汽车中的应用
Materials used in European Automotive Production 2000
.11.
三、工程塑料在汽车中的应用
国外轿车工程塑料应用现状
• 轿车塑料用量占整车重量的10% • 应用部位遍及全车
.12.
三、工程塑料在汽车中的应用
104 kg 其他材料 58 kg 弹性材料 178 kg 塑料 40 kg 其他非铁金属 23 kg 镁合金 138 kg 铝合金
610 kg 钢板/ 铸铁
-17 % +6 % +19 % +13 % +300 %
+36 %
-10 %
.8.
二、汽车轻量化
2.3 车身轻量化的材料途径
.9.
三、工程塑料在汽车中的应用
桑2000 赛欧
聚氯乙烯-ABS表皮/聚氨酯泡沫/ABS注射骨架 改性聚丙烯
.34.
三、工程塑料在汽车中的应用
发展趋势
1）硬质仪表板材料统一化，便于回收； 2）软质表皮、泡沫PP化（TPO表皮、PP交联泡沫）； 3）模块化设计仪表板，骨架高强度； 4）内饰气味性要求严格，采用环保、无毒、抗菌塑料； 5）模内装饰、低压成型； 6）采用高强度塑料、薄壁化，实现轻量化； 7）采用蜂窝状材料，提高刚性，降低重量。
Benz公司 Smart City-Cou
.28.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例
Smart 塑料车身外板件
.29.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例
.30.
三、工程塑料在汽车中的应用
塑料车身的技术特点
1）车身轻量化，（部件重量可减轻20～30 %），油耗下降、降 低排放； 2）抗冲击性好,低冲击或石击下不变形，使用维修费降低； 3）造型设计自由度大，适合复杂曲面设计； 4）抗腐蚀性好，可免除外板件磷化处理等防腐作业； 5）小批量（5万辆/年以下）时模具投入小，生产成本低，适合于 多品种、少批量生产； 6）可减少零部件数量，降低生产成本。
6、长玻纤增强注射成型（ZMC）
车身外装件
聚氨酯类+玻纤类 玻纤增强反应注射成型（R-RIM）
压制成型
GMT
热成型 纤维增强热
塑性塑料
注射成型
热塑性片材 玻纤增强 PET PBT/PC
****
图 1 车身塑料外板件的材料工艺技术
.17.
三、工程塑料在汽车中的应用
用于车身的塑料材料工艺技术
主要用于车身外板件的塑料材料工艺特点
.23.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例
.24.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例
.25.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例
.26.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例-金属骨架与全塑外覆盖件相结合
Benz公司 Smart City-Cou
.27.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例
全金属骨架
.13.
三、工程塑料在汽车中的应用
3.1 工程塑料在车身中的应用 车身塑料应用概念
1） 外覆盖件与结构件全部采用塑料 2） 金属骨架与全塑外覆盖件相结合 3） 部分采用塑外覆盖件
.14.
三、工程塑料在汽车中的应用
批量生产阶段（或者成为商品车）塑料应用情况如下：
1）高级全塑跑车 ü 骨架结构件采用碳纤增强塑料 美国GM公司的“Ultralite”，采用碳纤增强塑料 车身，仅车身材料成本为1.3万美元 ü 外覆盖件采用玻纤增强塑料 全塑车身均用于高档的Sports Car
3）缺乏新材料的应用设计技术
新材料的应用技术包括三个方面，既材料、结构设计、成型工艺。 三者密不可分，相互依存。由于目前在国内汽车高分子材料应用方面 严重存在做材料开发的不懂汽车具体要求，也不懂得汽车产品的设计， 搞汽车设计的不懂得高分子材料的结构工艺特点，在产品设计方面难 以发挥新材料的特点。
.45.
.15.
三、工程塑料在汽车中的应用
用于车身的塑料材料工艺技术
一般车身普遍采用纤维增强塑料材料； ü 按照塑料性质来分，用于车身的塑料分为：
• 热塑性纤维增强塑料（FRTP）如玻纤增强PET，GMT... • 热固性纤维增强塑料（FRP） 如手糊玻璃钢、RTM、SMC ü 按照纤维又可分为2类 • 碳纤增强塑料 超高强度(比钢高)材料价格昂贵 11~22 美元/Kg ( 钢
2）混合概念全塑车CCV (Composite Concept Vehicle) Chrysler公司Ticona 车身采用玻纤增强热塑性聚酯注射成型， 注射成型，设备昂贵（8800吨注射机） 用于大批量生产的CCV
3）普通高级乘用车 如Saturn、雷诺 Avantime 骨架结构件采用金属件，外覆盖件采用塑料件
汽车用工程塑料介绍
.1.
目录
1 汽车技术发展趋势 2 汽车轻量化 3 工程塑料在汽车中的应用 34 我国汽车塑料应用存在的问题与对策
.2.
一、汽车技术发展趋势
1.1 当前汽车的主要发展趋势
信息化
安全
环保
清洁能源化 轻量化 可回收
低成本
舒适
个性化
多品种 少批量
.3.
一、汽车技术发展趋势
1.2 汽车发展方向
.42.
四、我国汽车塑料应用存在的问题与对策
4.1、目前国内汽车新材料研发中存在的问题
1）重视材料本身的研究，轻配套加工技术的研究
由于我国目前的科研体制，新材料研究主要集中在材料科研院所 和大学，加之科研经费的缺乏，在汽车新材料研究方面，在新材料配 方方面的投入较大，而在与新材料应用相匹配的加工成型技术以及应 用试验等方面的科研投入不足，许多新材料的科研成果难以产业化， 限制了新材料在汽车中的实际应用。因此经常出现新材料通过鉴定的 很多、而产业化并得到广泛应用的较少的现象。
.18.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例-碳纤增强塑料车身部件
• 与钢车身相比，可减轻重量40%～60%。
BMW M3 系列采用CFRP部件
BMW CFRP 侧围骨架
The M3 CSL's front air dam and rear diffuser is painted carbon fibre with some areas left unpainted to reveal the presence of the composite, while the doors and side sills and centre dash console are also carbon-fibre reinforced plastic. The cylinder head covers are also crafted form carbon-fibre.
材价格为: 0.7~0.8美元/Kg) • 玻纤增强塑料 普通增强材料价格为: 1.7~4.4 美元/Kg
.16.
三、工程塑料在汽车中的应用
用于车身的塑料材料工艺技术
不饱和聚酯 +玻纤（碳纤）类 纤维增强热 固性塑料 （FRP）
1、手糊玻璃钢 2、喷射成型 3、 传 递 模 塑 成 型 （ RTM ） 4、片状模塑压制成型（SMC） 5、团状模塑注射成型（BMC）
the largest vibration-welded plastic intake Ford 5.4-liter SOHC Triton V8 engine (used for F-Series, Econoline, Expedition, and Excursion applications PA 66 nylon resin 16.3-kg of Zytel
清洁能源化 轻量化
电子信息化 多品种 少批量
.4.
一、汽车技术发展趋势
11、.3汽汽车技车术新发材展料趋技势 术
洁净化 轻量化 安全化 舒适化
汽车新材料技术
.5.
二、汽车轻量化
2.1汽车工业的发展带来的问题
￭ 我国的汽车工业已经进入快速发展期
￭ 汽车保有量的急剧增加，给当今世界 带来了两大问题
轿车产量 汽车总产量
.35.
三、工程塑料在汽车中的应用
3.3 工程塑料在动力、底盘系统的应用
.36.
三、工程塑料在汽车中的应用
Here’s an example of a complex glass-reinforced nylon 66 active manifold plastic intake system for a V6 engine with DuPont Zytel 70G35HSL.
四、我国汽车塑料应用存在的问题与对策 3）缺乏新材料的应用设计技术
新材料的应用技术包括三个方面，既材料、结构设计、成型工艺。
三者密不可分，相互依存。由于目前在国内汽车高分子材料应用方面
严重存在做材料开发的不懂汽车具体要求，也不懂得汽车产品的设计，
搞汽车设计的不懂得高分子材料的结构工艺特点，在产品设计方面难
能源匮乏 环境污染
2003年，我国石油进口9100万吨，石油进口量已超过消费总量 的30%，能源问题已成为关系到国家战略安全的问题。
汽车已成为大气污染的重要根源之一。汽车排放已占大气污染的 30-60%。
.6.
二、汽车轻量化
国外研究证实，在新能源汽车技术尚未突破的今天， 轻量化是当前汽车节能、减少污染的最有效途径之一。
.19.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例
.20.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例-复合材料车身顶盖
.21.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例-雷诺 Avantime 车身塑料件
.22.
三、工程塑料在汽车中的应用
应用实例-热塑性挤出板材热成型全塑塑料车身
The Paradigm : thermoformed body made of coextruded acrylic styrene acrylonitrile and ABS sheet , weigh less than 1,800 pounds (compared to about 3,800 pounds for a similar-sized, steel-shelled car)
四、我国汽车塑料应用存在的问题与对策
国外汽车非金属材料零部件产品开发能力配置
汽车公司研发中心
化学公司研发中心
整 车
发 动 机
底 盘
车 身
材 料 工 程
汽 车 应 用 研
提供完整 究 解决方案
.49.
四、我国汽车塑料应用存在的问题与对策
国外汽车非金属材料零部件产品开发能力配置
.43.
四、我国汽车塑料应用存在的问题与对策
2）材料开发与应用开发脱节 由于目前国内企业尚未成为应用开发研究的主体，部分企业认
为新材料的研发仅仅是材料科研单位与大学的事情，不重视新材料 的应用技术研究，使得材料开发与应用技术研究脱节，制约了新材 料的应用。
.44.
四、我国汽车塑料应用存在的问题与对策
以发挥新材料的特点。
缺乏设计技术
缺乏对塑料车身部件设计 技术的正确理解
.4产品开发的三个环节
.47.
四、我国汽车塑料应用存在的问题与对策
国内外塑料应用开发上的区别与差距
实现了产品设计、材料开发、生产工艺有机结合
产品设计、材料开发、生产工艺三者相对孤立
.48.