背景

1. 非金属材料是支持汽车轻量化及电气化、互联化、自主化、共享化、循环&可持续的重要部分；
2. 综合考虑非金属材料对各种需求的作用，有助于推动非金属材料在轻量化的发展。

结论

 

1. 非金属材料，包括塑料和纤维增强塑料（非连续+连续纤维），在轻量化方面，连续纤维更具有优势和进一步发展的潜力；

2. 重点关注“热塑性连续玻璃纤维模压+注塑”在电池包、车门及车身结构件的应用开发。

 

一、材料现状

 

1. 传统塑料的“以塑代钢”有局限性，连续玻璃纤维在强度方面有轻量化优势；

2. 连续碳纤维在比刚强度方面有绝对优势，但成本方面暂无明确的突破方向。

二、应用现状

 

1. 通用&工程塑料（注塑类）主要应用在内外饰、非安全结构件（CBS/座椅靠背/悬置支架）、支架类，暂无预期大幅度增长的案例；其中碳纤维注塑材料，锦上添花；

2. 非连续玻璃纤维（SMC/GMT/LFT-D），主要应用在电池上盖、底护板、非主要承力结构件、外饰件，暂无预期大幅度增长的案例；非连续碳纤维（SMC），个别案例应用在门内板；

3. 连续玻璃纤维（湿法模压/PCM（含热塑）/RTM），主要应用在电池上盖、非主要承力结构件（结构加强件），相较于非连续玻璃纤维，轻量化潜力更大；
4. 连续碳纤维（湿法模压/PCM（热塑较少）/RTM），个别案例应用在车身地板、车身加强件等；

5. 塑料/金属复合材料（注塑），结合1和4，应用在CCB、摆臂、动总安装支架等；

6. 天然纤维，主要应用在内外饰，有低碳优势。

 

类别	材料&工艺	轻量化特点	应用
塑料（注塑）	通用塑料—低密度材料	注塑用，低密度，高刚度、高流动性	内外饰蒙皮类	奔驰前后保，特斯拉内饰护板
	通用塑料—发泡注塑	发泡注塑；气辅成形	仪表板/副仪表板骨架、门板、立柱、尾门内板	大众系、现代
	工程塑料	PA6/PA66，满足耐热（涂装）需求	车身加强件/CBS 悬置 发动机&变速器&电机油盆	Ford Explorer ES8/ES6
	碳纤维注塑材料	高比刚度	Console支架	Tesla Model S Plaid，ES8，Taycan
塑料（非注塑，热塑性）	非连续玻璃纤维GMT/LTF-D/LWRT	塑料纤维与玻璃纤维混编、在线浸渍模压	车下护板、前端框架	大众、BBA
	连续玻璃纤维模压+注塑 or 混合模压（热塑性连续碳纤维受限于成本）	热塑性纤维板预成型+注塑	底护板 备胎盆 支架	P7 Benz S
塑料（非注塑、热固性）	非连续玻璃纤维	SMC	尾门内板 A面饰板 电池上盖	ES8/ES6 Chevrolet Corvette 欧系电池包
	连续玻璃纤维	湿法模压、PCM等	电池上盖	宁德时代
	非连续碳纤维	SMC	前门/尾门内板	Lexus LC Toyota Prius
	连续碳纤维	湿法模压、PCM等	后地板 B柱加强板	ES6 iX
	连续纤维拉挤	玻璃纤维&碳纤维混合拉挤；缠绕成形	车门SOB梁 顶盖横梁 后防撞梁	ID.4 iX Chevrolet Corvette
其他	塑料/金属复合材料	在线注塑	CCB 摆臂 变速器支架	奔驰 特斯拉
	天然纤维	热塑or热固均可	门饰板	理想ONE 沃尔沃 宝马

三、发展趋势

 

1、整车/系统→非金属材料

 

类别	行业现状 （轻量化整体情况）		非金属材料现状
整车	油改电平台逐步被纯电平台替代，但纯电平台趋同化明显，轻量化依旧有瓶颈	Cell to Chassis Cell to Car Cell to Body Cell to Frame Structural Batteries 滑板底盘	车身地板与电池包集成，总装安装，有机会复合材料替代
白车身	全铝车身有限，钢铝混在纯电平台增多，一体压铸，热成形&第三代高强钢用量提升	纯电平台，25万左右，采用上钢下铝：Aion LX/V、Arcfox αT/αS； 一体压铸： 特斯拉、沃尔沃、大众、蔚小理、长城、吉利、奔驰	复合材料的“一体压铸”在后地板框架有机会尝试（非涂装下车身？）；其他低成本复合材料活装件（防撞梁，车身加强件，备胎盆、前端框架）
开闭件	四门两盖钢铝为主；背门塑料化增多	中低端车型车门开始用铝：极氪001（30万） 逍客（13万）	塑料门模块增多；复合材料侧门（门内板）有待突破
底盘	轻量化材料以铝（铸造）为主，部分锻铝；镁、复材少有应用	前后副车架、转向节、摆臂、卡钳、制动盘等采用铝； 悬置支架部分尼龙，部分摆臂塑料/金属复合，稳定杆连杆&安装支架部分塑料	连续碳纤维&碳纤维SMC有替代铝的潜力
电池	下箱体轻量化材料以铝为主；镁、复材少有应用	上盖以SMC/PCM为主，下箱体以铝挤出/冲压为主； 复合材料箱体预研为主：朗盛、帝人、SGL	混合材料电池箱体
内外饰	轻量化材料逐渐增多，但整体减重效果有限	镁合金CCB及支架应用较多；奔驰全系低密度保险杠材料（PP-EPDM-T15）； 碳纤维注塑支架略有增多：Tesla Plaid、Taycan	低密度、天然纤维、塑料/金属复合CCB及支架、碳纤维注塑支架增多
座椅	钢骨架占绝大多数，三排座椅靠背少部分注塑/铸铝	Taycan及部分轿跑采用铝/镁骨架； 部分车型支架铸镁； 三排座椅靠背&坐盆采用注塑、连续玻璃纤维材料（塞纳、Model Y、奥迪A8）	座椅骨架功能属性较强，又属于安全件，非金属化的难度大
电驱动	壳体铸铝为主；镁、复材少有应用	尼龙油壳体：Lucid Air	电驱动本体的非金属化空间有限，驱动轴碳纤维化有待成本突破
发动机&变速器	铝壳体&缸体、镁合金壳体、尼龙进气歧管&油底壳，进一步轻量化选材有限	铝壳体&缸体； 尼龙进气歧管、尼龙发动机&变速器油底壳：Audi、Benz	发动机&变速器本体的非金属化空间有限，变速器传动轴碳纤维化有待成本突破
电子电器	高压铝导线（结构线束），支架塑料化	蓄电池支架：奔驰S	电子电器的非金属化集中在支架类

 

文章来源：轻量化共同体

原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：非金属材料在汽车轻量化的应用