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帝人汽车专访:先进复合材料如何助力未来出行?
来源:雅式橡塑网    作者:章健玲    日期:2022.01.04

快速发展的电动汽车,带动了产业链对锂电池、结构件的相关需求。汽车制造商和原始设备制造商在开发新电动汽车时,面临最大的挑战是车辆续航里程、电池安全性和电池可维护性。

 

帝人汽车技术公司(下称“帝人汽车”)中国区总经理Jack Dunagan近日在接受“雅式橡塑网(AdsaleCPRJ.com)”采访时表示,从车用材料及多材料技术角度来看,先进复合材料可以帮助电动汽车应对这些挑战。

 

为电池外壳提供出色保护和减重

 

轻型复合材质的电动汽车电池盒和完整的外壳可以增加车辆的续航里程并降低工具成本。 它们还为电池提供卓越的碰撞保护。

 

先进的复合材料具有热失控或自熄能力,减少了对额外包裹物的需求并提高了车辆的整体安全性。它们不会凹陷或腐蚀,为电池提供更好的保护。


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帝人汽车公司开发的多材料电动汽车电池外壳。

 

Jack Dunagan表示,ISO、IEC(国际电工委员会)等正在制定锂离子电池安全国际标准,这些标准随着技术的发展而不断发展,还根据地区差异设置了符合标准的要求。

 

 “电池组必须防止短路和热失控,电池盒必须通过各种测试,包括机械冲击、跌落、穿透、浸入、挤压/碰撞和火焰。”Jack Dunagan解释道。

 

据他介绍,专有复合材料(定制化学品)可用于满足不同的火焰和热失控要求,例如传统的高填充聚酯/乙烯基酯、膨胀改性和酚醛树脂。此外还可通过使用玻纤/碳纤/混合物/或其他短切、连续的纤维来调整复合材料的成分。帝人汽车还可根据最严格的VOC要求来调整材料配方。

 

 “通过采用帝人汽车的电池外壳多材料配方,我们可以确保车辆安全,减轻车辆整体重量,并为 OEM 和消费者提供比采用焊接和螺栓连接的电池盒更易于维修的电池盒。”Jack Dunagan补充道。

 

帝人汽车观察到市场电池盖和外壳对复合材料的需求不断增加。该公司还注意到美国市场上,电动皮卡对复合材料行李箱和皮卡箱的需求增加。

 

随着大城市对中国皮卡使用限制的放宽,Jack Dunagan 预计中国市场也会出现类似趋势。


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帝人汽车公司的膨胀材料经过热失控测试后呈现的斑块。

 

赋能自动驾驶发展

 

自动驾驶是未来移动出行的关键技术之一,它也为复合材料提供了更多应用场景。

 

“例如,自动驾驶汽车尤其是用于拼车的汽车,将比私人拥有的汽车更容易‘磨损’”,Jack Dunagan说,“而由于复合材料能够耐凹痕、叮咬和腐蚀,带有轻质复合车身面板的自动驾驶汽车会比金属车身面板制成的汽车更耐用,后者更容易生锈或者凹陷。”

 

他还指出,由于复合材料采用模制加工而不是冲压处理,因此许多自动驾驶功能,包括激光雷达(光检测和测距)和摄像头,可以直接模制到车身或车顶面板中,从而减少汽车装配的复杂性。

 

帝人汽车近期还推出了其最新研发成果——新Hexacore 材料。如前所述,这种创新材料本质上是一种夹层复合材料,使用轻质蜂窝芯,外覆天然、玻纤或碳纤维“表皮”,并用 PUR 树脂润湿。

 

该材料关键的属性是具有超高刚度重量比的 3D 形状,这意味着可以实现高刚度和低重量。“带有复合外板的蜂窝内板比由复合内板和外板制成的板材减轻了26% 的重量。”他解释说。

 

该公司目前正在对 A 级饰面进行试验,该饰面可以由热固性或热塑性外皮制成。

 

加工过程降本增效

 

Jack Dunagan 强调说,如今的复合材料采用了技术先进的化学配方,与钢和铝相比,它为汽车应用提供了许多显著优势,包括节省成本和重量。

 

根据产量的不同,复合材料的模具成本可能比冲压钢或铝的成本低 50-70%。由复合材料制成的单件可以替代整个金属零件组件。降低复杂性可节省组装时间并减少所需的维护。

 

“损坏的复合车身面板的更换或维修成本要低得多,比金属零件便宜四倍。大多数复合材料零件都是用螺栓固定的,采用铝或钢零件时,则需要进行及时复杂的维修或更换。”Jack Dunagan 补充道。

 

除了非常高的强度重量比和高冲击强度之外,复合材料还可以设计为在分子结构特定方向上的高强度,而金属在所有方向上都具有同样的强度。

 

此外,复合材料可以实现大多数金属无法实现的设计方案,因为它们能够流过模具并进入深模腔内,形成弯曲或其他复杂的形状。


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电池外壳的加工成型。

 

“复合材料代替金属”需提高用户意识

 

 “帝人汽车公司在复合材料方面拥有数十年的经验。 我们可以配制满足客户对碰撞、可燃性、低 VOC 等规格的材料,然后设计最优化这些品质的零件、组件甚至整个组件,”Jack Dunagan 继续说道。

 

该公司面临的主要瓶颈是培训 OEM 工程师为什么、何时以及如何使用复合材料代替金属。

 

“汽车和汽车零件传统上由金属制成,原始设备制造商非常精通金属设计和金属零件冲压。 许多人也有自己的冲压操作工具,这使得使用复合材料的决定更具挑战性。”他解释道。

 

另一方面,汽车行业正处于可持续发展的时代,帝人汽车也在努力减少对环境的影响。该公司目前从事各种研究项目,包括生命周期分析和回收过程。


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