谈及汽车轻量化,想必大家都不陌生,它是汽车产业的核心技术之一,是实现节能减排、绿色发展、促进汽车行业共赢的必经之路,它并不是单纯的减重,还需要同时兼顾产品功能、成本及质量等要素。今天,就让我们来了解一下,汽车轻量化的三大途径及其给车用改性塑料带来的发展契机。
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一、轻量化是大势所趋
国外相关研究表明,若汽车整车重量降低10%,能耗效率可提高6%-8%。由此可见,汽车轻量化在降低能耗、减少废气排放、增加新能源车动力电池续航里程等方面意义重大。

图 轻量化带来的油耗和CO2排放的影响
同时,近年来,我国已经出台了多项政策和环保标准来促进新能源汽车的研发,并逐步推动汽车用材轻量化的进程。2017年9月,工信部联台财政部等多家机构公布的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》,更是为新能源汽车的发展注入了一剂强心针。预计到2020年汽车轻量化的需求将会日益凸显。

图 轻量化的目标
众所周知,电能消耗、废气污染及续航里程短是新能源汽车的痛点,对于制造商来说,为了更好的迎合市场需求,轻量化技术的普及变得迫在眉睫。
二、轻量化的三种途径
如何最终实现汽车轻量化?业内人士总结出三种途径:
第一,应用高强度和轻质材料(手段),比如高强度钢材、超高强度钢板、铝合金、合金工程塑料及纤维增强复合材料等。从技术路径看,碳纤维复合材料、铝镁台金、先进高强钢是目前车企探索的三大方向,这三种材料替代当前的主流材料低碳钢,可分别减重60%、40%、25%。

图 全球轻量化材料需求量(百万吨)
第二,优化车身结构的轻量化设计(前提),利用结构解析和CAD、CAE等技术进行结构的优化设计,以减少无用材料、减轻壁厚、减少零部件数量等,如:模块化集成设计、结构拓扑优化。

图 汽车外饰件采用以塑代钢和型料轻量化优化技术可实现单车累计减重60Kg以上的效果
第三,运用先进的制造工艺技术(保障),如激光拼焊、辊压成形(先进的成型技术保证了整车结构的安全性)、高强度钢热成形、内高压成形等先进制造技术,结构胶粘接和异种材料铆接等先进连接技术。
三、车用改性塑料迎来发展良机
从汽车轻量化三大途径来看,汽车轻量化带动车用改性塑料需求。到目前为止,汽车行业已经成为改性塑料需求增速最快的领域。
改性塑料下游最大的应用领域是家电和汽车,2016年国内家电改性塑料需求为440万吨左右、汽车改性塑料需求为280万吨左右,但家电领域的增速已经下降到5%以下,在汽车轻量化的带动下,汽车行业已经成为改性塑料需求增速最快的领域。据预测,未来几年国内车用改性塑料需求年平均增速将在15%以上。
就各个国家对车用塑料及复合材料应用的情况来看,德国已经达到了单车 300-365kg,占到整个汽车的 22.5%;美国、法国是220-249kg,占比16.5%;日本是126-150kg,占比 10%左右;中国大约是90-110kg,占8%。按照至2020年,我国新能源汽车产量 200万辆、平均整备质量 1100kg、增强塑料用量占比15%估计,需求量将达到33万吨。以2万/吨的单价测算,仅在新能源市场中的空间就高达66亿元,相比2016年全年增加近55亿。按照2020年3000万辆的汽车总规划量,在整个汽车市场的规模达到990亿元,逼近千亿。如此巨大的市场需求,为各大改性塑料企业带来了发展良机。

图 2020年汽车塑料及复合材料市场规模测算,来自中国产业信息网
素材来源:汽车轻量化材料、中国产业信息网
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