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聚焦新能源与轻量化,探讨汽车未来发展趋势

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2018年12月11日浏览:286

在新形势下,汽车正加快向新能源、轻量化、智能和网联的方向发展,可以说,未来的汽车不再仅仅是一个出行工具,而会成为大型移动智能终端、储能单元和数字空间,乘员、车辆、货物、运营平台与基础设施等实现智能互联和数据共享。简言之,汽车将演变为一种新的生活方式。

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ENGEL 在其上海的大型机械厂通过四个现场展品架起了通往经营实践的桥梁。此外,厚壁前大灯镜片和几何形状复杂的内饰件都是用极高品质的表面材料生产的。

在新形势下,汽车正加快向新能源、轻量化、智能和网联的方向发展,可以说,未来的汽车不再仅仅是一个出行工具,而会成为大型移动智能终端、储能单元和数字空间,乘员、车辆、货物、运营平台与基础设施等实现智能互联和数据共享。简言之,汽车将演变为一种新的生活方式。

从生产方式而言,汽车的研发、制造效率大幅提升,个性化定制生产将成为趋势。面对技术的快速变化和产业环境的日益复杂,汽车市场的未来将通往何方?汽车行业供应商又有哪些新的机会呢?

2018年10月24日,全球领先的注塑机及解决方案供应商恩格尔集团(ENGEL)在上海世博展览馆举办了恩格尔汽车研讨会(trend.scaut),并于25日在恩格尔上海工厂举办工厂开放日参观,通过十多场技术演讲及实地参观,恩格尔为汽车行业发展诠释了一种新思路。

汽车发展前景与趋势

随着全球汽车保有量的快速增长,汽车尾气排放问题日益凸显。近年来,各国关于汽车排放标准的政策越来越严苛,车企对整车节能减排技术的探索也越来越深入。根据我国《汽车产业中长期发展规划》中提出的绿色发展的目标和要求,汽车行业将着力汽车轻量化、降低油耗、发展新能源汽车等工作。

数据显示,新能源汽车2017年全球销量达到119万辆,预计2020年将达到500万辆,其中中国约200万辆。目前,影响电动汽车发展的主要瓶颈是来自续航里程的制约,燃油车也同样存在节能降耗的压力,尤其值得一提的是,今年4月工信部推出了双积分政策,避免负积分的主要方式是降低油耗和发展新能源汽车,而这些都对汽车的轻量化提出了需求。

据了解,汽车重量每减少10%,燃料经济性可提高5%。因此,高性能塑料在汽车上的应用日益增多,主要用作保险杠、燃油箱、仪表板、车身板、车门、车灯罩、燃油管、散热器以及发动机相关零部件等。除了减轻整车重量,塑料还能起到降低成本、提高设计灵活性、减少集成过程中所用的部件数量等作用。

众所周知,亚洲汽车市场的发展速度非常可观。“现在中国市场上有超过100个汽车品牌,”恩格尔轻质复合技术中心负责人Norbert Müller博士解释说,“目前行业的一个重点是电动汽车。另一点值得注意的是,中国本土知名汽车供应商也在将他们的产品导入高端市场。”

这两种趋势无疑为新技术进入汽车市场提供了重要机遇。

聚焦新能源与轻量化的最新进展

在恩格尔汽车研讨会上,来自Volvo、诺博汽车、大陆汽车电子、Ecorea等公司的嘉宾聚焦于新能源汽车和轻量化,深入探讨了他们眼中的实力轻量化技术。

Volvo(沃尔沃)汽车的Per Bengtsson先生重点介绍了其在汽车内饰方面的轻量化进展。据介绍,塑料在内饰中的应用包括结构件和外观件,具体可分为高光件、皮拉件、油漆件、电镀件等不同类型。对于结构件而言,塑料价格合理是一大优势。但对于外观内饰件来讲,由于塑料普遍被认为是相对品质较低的材料,因此例如真皮、木材、金属/电镀等材料从1927年至今一直是汽车行业饰件材料的主要选择。

“聚合物及其制造工艺的开发具有巨大的发展潜力,使其适用于内饰的不同领域和目的。但这个过程也面临着一些挑战,比如,塑料外观件的耐刮擦和高光泽、浅色调与易污染之间存在着典型的冲突,需要在产品设计和持续更新中进行不断的平衡。”Per Bengtsson先生说道,“未来汽车内饰件的趋势是更加高档次,比如,未来的汽车驾驶舱会更像是家里的一个舒适角落,而且通过更加灵活的生产工艺打造个性化的表面使用材料仍然是人和车之间的界面。此外,新的设计必须要考虑安全、健康、环保和法规的要求。”

长城汽车旗下的诺博汽车系统有限公司主要生产汽车座椅、内外饰、橡胶三大系统产品,在本次恩格尔汽车研讨会上,研究院院长杨伟奇先生重点介绍了内外饰轻量化面临的机遇与挑战。杨伟奇先生还介绍轻量化目前的技术进展。他认为,轻量化是一个系统工程,目前主要有三种途径:轻量化设计、轻量化材料和轻量化工艺。据介绍,目前汽车行业比较有发展潜力的轻量化材料包括玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、天然纤维增强材料和其他的低密度材料,而轻量化工艺主要涵盖了中空注塑、薄壁化注塑、物理发泡、化学发泡、RTM、异种材料粘结等技术。为满足内外饰的轻量化目标,诺博汽车已经针对不同阶段的内外饰减重需求规划了轻量化产品的研发方向,并取得一些轻量化方面的实际应用案例,如门板仪表板、塑料翼子板、塑料机盖、塑料尾门、座椅骨架、CCB等。

随着智能驾驶技术的不断发展,消费者对消费电子产品的人机界面有着越来越多的需求。明显的一个趋势就是,新型汽车人机界面将拥有更大的屏幕,三维的曲面形状,并且要经济高效,最重要的是,要满足所有的汽车规范。大陆汽车控股有限公司的葛梅花女士在主题为“一体显示为了更好的驾驶体验”的演讲中提到,消费者的这种梦想已经得到实现。她重点介绍了大陆集团在一体化显示方面的未来产品概念,包括集成控制系统中心、集成车身电子平台等。以集成控制系统中心为例,这个产品本身就包含了多项技术,如曲线/一体化、手势感应、触觉反馈、光学粘合、涂层、OLED、塑料、触摸膜等,而每一项技术又可以进一步细分成多种技术。

葛梅花女士也抛出了一个问题,塑料可以替代玻璃在一体化显示中的应用吗?答案是肯定的,而且大陆汽车已经在这方面具有一些经验,通过机器、模具、胶片、二次工艺的强大结合,和强有力合作伙伴的支持,大陆汽车已经实现了塑料代替玻璃在一体化显示中的应用。

韩国Ecorea公司的Choi Jung Min先生认为,电池电动车(BEV)有机会在整个汽车工业中成为新典范。“电动车被广泛接受将大大降低全球对化石燃料的依赖,中国是电动车销售的市场领先者,到2025年将占全球销量的一半。需要注意的是,电动车电池内的注塑件需具有高度的一致性、耐用、低成本、阻燃、轻质、耐高温和电气绝缘能力。”

先进材料和工艺技术助力汽车工业走得更远

无论是发展新能源车还是降低传统燃油汽车的能耗,这些都离不开先进材料及加工工艺的支持。

汽车工业的高生产率和高效率比在其他行业更有可能决定竞争力和是否成功,这并不是一个新的认识。但是,在亚洲,这种情况可能再次激化,最迟在 2020 年,届时对电动汽车的推动将接近尾声。

专注于中国汽车市场的企业咨询专家 JSC Automotive 公司负责人 Jochen Siebert 表示,该行业目前已经在经历一个转型过程,这可能会减缓市场的动态发展并导致整合。

Müller先生以创新复合材料技术为例对他前面提到的汽车趋势进行了论证。Müller 与他的团队共同开发了用于大批量纤维复合材料轻质结构的特别经济的新型工艺,涵盖了广泛的技术范围:在复合材料轻质结构领域,ENGEL 研究所有面向未来的技术,从 HP-RTM 和 SMC、热塑性半成品加工(如有机板材和带材)到创新的反应性技术,如原位聚合反应 (T-RTM)。“新的情况是,亚洲的复合材料制造商也越来越多地着眼于热塑性解决方案。成型后立即在同一模具中通过注塑实现热塑性复合材料的方式可以保证决定性的时间优势。”Müller 说道。

随着效率压力的增加,流程集成化和自动化越来越成为焦点。“我们越来越多地向亚洲供应多部件机器,”ENGEL 奥地利总部的业务发展技术主管 Michael Fischer 确认道,“首先是汽车照明和内饰领域,ENGEL 越来越多地为此开发集成系统解决方案,包括工艺技术、自动化和其他外围设备。如果我们从一开始就精确地协调所有工艺步骤和设备部件,我们就能够特别好地利用效率和质量潜力。”Fischer 说。

作为成功打造出汽车行业有史以来最大的PC后三角窗的专业材料供应商,SABIC一直在积极推进汽车轻量化的相关工作。本次大会上,SABIC汽车营销部门业务开拓经理谢震宇先生从材料的角度介绍了新能源汽车和轻量化应用中的塑料趋势。通过SABIC PC材料在车窗、全塑尾门、电动车前面板、保险杠等产品上的具体应用,汽车不仅可以大幅减重,而且在造型、曲面和模块化等方面也都达到了很理想的效果。

四场现场演示诠释先进加工技术的优势

国际汽车趋势大会的典型做法不会只停留在理论研究上。活动第二天,恩格尔邀请参会代表参观了其位于上海莘庄工业园的大型塑机厂。借助四个富有挑战性的应用,恩格尔汽车专家在现场演示了如何在实践中高效地实施新技术。

例如在一个完全自动化的生产单元中通过两台链接的 duo 注塑机生产厚壁前大灯透镜。ENGEL 通过采用外部冷却的 optimelt 专利多层技术,克服了将高光学质量与短循环时间相结合的挑战。虽然预注塑件冷却 30 分钟,但循环时间明显低于 3 分钟。“高品质光学元件越来越多地由塑料制成。”Fischer 说,“聚合物材料比玻璃更轻,为产品设计师提供了更大的自由度。恩格尔已经在全球范围内为知名镜片制造商配备了多层设备。”

第二个应用是将效率与高表面光洁度相结合。在另一台 duo 注塑机上,通过恩格尔foammelt 工艺生产用于车辆内部空间的高品质内饰件。有了发泡注塑,即便非常薄的部件区域也能得到可靠的填充,同时减少部件重量。在上海展出的基于化学发泡剂的创新工艺的特点是在注塑过程中直接由聚丙烯产生高品质可视表面。

第三个应用是通过全电机进行透明技术部件的生产。在现场,e-mac 注塑机以其高精度、工艺稳定性和效率脱颖而出。e-mac 系列的注塑机,包括弹出和压制功能在内,只配备性能特别强大的伺服电机,这确保了最佳效率。此外还有其紧凑的结构。节省空间也是一个重要的经济效益因素。

第四个展品揭示了工业 4.0 如何提供更高效率和质量。配备恩格尔 inject 4.0 程序智能辅助系统的注塑机可以连续自动调整加工参数,以适应原材料和环境条件的波动。其结果是一个没有废品的稳定过程。

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