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汽車輕量化一方面決定于材料工業(yè)的發(fā)展，另一方面取決于提高汽車性能。采用高性能輕質(zhì)材料是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的一條重要途徑，如選用鋁、鎂、鈦等合金、高強(qiáng)度鋼、工程塑料和復(fù)合材料等，用以制造汽車車身、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件，可以有效的減輕汽車自重，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。據(jù)估計(jì)，汽車重量每減輕10％，就會(huì)節(jié)省6％～8％的燃料。
作為構(gòu)成汽車以塑代鋼的重要輕量化材料——玻璃鋼/復(fù)合材料，與汽車節(jié)能、環(huán)保、安全有著密不可分的關(guān)系。采用玻璃鋼/復(fù)合材料制造汽車車身殼體及其他相關(guān)部件，是使汽車輕量化最有效的途徑之一；玻璃鋼/復(fù)合材料的問(wèn)世，為汽車造型設(shè)計(jì)提供了重要的變革條件，利用其設(shè)計(jì)自由度大和成型方便的特點(diǎn)為汽車產(chǎn)品的造型、功能增添了新奇與美感，實(shí)現(xiàn)汽車車身流線型的設(shè)計(jì)理念；同時(shí)，玻璃鋼/復(fù)合材料還具有安全、低噪音、保溫隔熱等優(yōu)良性能。由于汽車的質(zhì)量減輕，滾動(dòng)阻力減少，進(jìn)而收到降低油耗、節(jié)約能源、減少環(huán)境污染以及保證安全等一系列效能。
玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，始于20世紀(jì)50年代的美國(guó)和歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家；現(xiàn)已廣泛應(yīng)用復(fù)合材料制造轎車、客車、載貨車、拖拉機(jī)、摩托車以及賽車、冷藏車、工程車等車身及相關(guān)部件。
（一）汽車玻璃鋼/復(fù)合材料應(yīng)用概況
自從1953年世界上第一部FRP汽車——GM Corvette制造成功以后，玻璃鋼/復(fù)合材料即成為汽車工業(yè)的一支生力軍。傳統(tǒng)的手糊成型工藝只適于小排量生產(chǎn)，無(wú)法滿足汽車工業(yè)不斷發(fā)展的需要。
在20世紀(jì)70年代開(kāi)始，由于SMC材料的成功開(kāi)發(fā)和機(jī)械化模壓技術(shù)以及模內(nèi)涂層技術(shù)的應(yīng)用，促使玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車應(yīng)用的年增長(zhǎng)速度達(dá)到25％，形成汽車玻璃鋼制品發(fā)展的第一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期；
到20年代90年代初，隨著環(huán)保和輕量化、節(jié)能等呼聲越來(lái)越高，以GMT（玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料）、LFT（長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料）為代表的熱塑性復(fù)合材料得到了迅猛發(fā)展，主要用于汽車結(jié)構(gòu)部件的制造，年增長(zhǎng)速度達(dá)到10～15％，掀起第二個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。作為新材料前沿的復(fù)合材料逐步替代汽車零部件中的金屬產(chǎn)品和其它傳統(tǒng)材料，并取得更加經(jīng)濟(jì)和安全的效果。
玻璃鋼/復(fù)合材料汽車零部件主要分為三類：車身部件、結(jié)構(gòu)件及功能件。
1．車身部件，包括車身殼體、車蓬硬頂、天窗、車門、散熱器護(hù)柵板、大燈反光板、前后保險(xiǎn)杠等以及車內(nèi)飾件。這是玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車中應(yīng)用的主要方向，主要適應(yīng)車身流線型設(shè)計(jì)和外觀高品質(zhì)要求的需要，目前開(kāi)發(fā)應(yīng)用潛力依然巨大。主要以玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料為主，典型成型工藝有：SMC/BMC、RTM和手糊/噴射等。
2．結(jié)構(gòu)件：包括前端支架、保險(xiǎn)杠骨架、座椅骨架、地板等，其目的在于提高制件的設(shè)計(jì)自由度、多功能性和完整性。主要使用高強(qiáng)SMC、GMT、LFT等材料。
3．功能件：其主要特點(diǎn)是要求耐高溫、耐油腐蝕，以發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件為主。如：發(fā)動(dòng)機(jī)氣門罩蓋、進(jìn)氣歧管、油底殼、空濾器蓋、齒輪室蓋、導(dǎo)風(fēng)罩、進(jìn)氣管護(hù)板、風(fēng)扇葉片、風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)圈、加熱器蓋板、水箱部件、出水口外殼、水泵渦輪、發(fā)動(dòng)機(jī)隔音板等。主要工藝材料為：SMC/BMC、RTM、GMT及玻璃纖維增強(qiáng)尼龍等。
4．其他相關(guān)部件：如CNG氣瓶、客車與房車衛(wèi)生設(shè)施部件、摩托車部件、高速公路防眩板和防撞立柱、公路隔離墩、商品檢測(cè)車頂柜等。
（二）歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家汽車玻璃鋼/復(fù)合材料的應(yīng)用現(xiàn)狀
1．玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車上應(yīng)用最廣泛，玻璃鋼/復(fù)合材料工業(yè)科技水平最先進(jìn)的，首推美國(guó)。
美國(guó)是世界上第一大玻璃鋼/復(fù)合材料生產(chǎn)與消耗國(guó)，美國(guó)在汽車上大量采用玻璃鋼/復(fù)合材料，使汽車輕量化取得了顯著效果。據(jù)美國(guó)復(fù)合材料制造商協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2005年美國(guó)玻璃鋼/復(fù)合材料總產(chǎn)量為326萬(wàn)噸，其中熱固性復(fù)合材料186萬(wàn)噸，熱塑性復(fù)合材料140萬(wàn)噸。據(jù)估算，目前美國(guó)汽車用復(fù)合材料年消耗量超過(guò)70萬(wàn)噸；其中32％的熱固性復(fù)合材料用于汽車及其相關(guān)領(lǐng)域，相當(dāng)一部分部件采用了SMC模壓工藝。在美國(guó)，有65%的美國(guó)轎車采用SMC作前臉和散熱器護(hù)柵板；95％以上汽車前燈反射鏡已采用BMC作為主要材料。復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用幾乎涵蓋了美國(guó)本土的所有汽車制造廠家，如通用汽車、福特汽車、戴姆勒·克萊斯勒（DC）三大汽車公司以及Mack、Aero-star等重型車廠。
應(yīng)用實(shí)例如下：
1）GM EV1全FRP車身電動(dòng)汽車，包括SMC車頂、SMC發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、SMC后背廂蓋、SMC車門、RRIM前翼子板、RRIM前后面板、RRIM后角板和后輪襯板、SRIM全空氣動(dòng)力學(xué)前面板、玻纖增強(qiáng)PUR儀表板、RTM底盤。
2）FordCalaxy前端支架（GMT）、Focus/C-MAX前窗下飾板（SMC）、Thunderbird前端板、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板、前翼子板、后背廂蓋、后座蓋板（SMC）、Cadillac XLR門板、后背廂蓋、翼子板、前端板（SMC）、Lincoln Continental發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、翼子板、后背廂蓋（SMC）等。
3）ChryslerCrossfire后導(dǎo)流板、擋風(fēng)玻璃蓋板/a-立柱（SMC）；Maybach 后背廂蓋（SMC）；Alfa Romeo Spider和SmartRoadster等的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板、后背廂蓋（SMC）等。
2．歐洲應(yīng)用情況
在歐洲，英、德、法、意、瑞典等國(guó)家較早采用了玻璃鋼/復(fù)合材料汽車部件。目前玻璃鋼/復(fù)合材料已在梅德賽斯－奔馳、BMW、大眾、標(biāo)致－雪鐵龍、沃爾沃、菲亞特、蓮花、曼恩等歐洲汽車廠的轎車、客車和載貨車等各種車型中大量應(yīng)用。汽車復(fù)合材料年消耗量約占其復(fù)合材料年產(chǎn)量的25％左右；其中35％左右的SMC、80％以上的GMT與LFT均用于汽車部件制造。
應(yīng)用實(shí)例如下：
1）梅德賽斯－奔馳轎車：CL coupe 后背廂蓋（SMC），運(yùn)動(dòng)型 Coupe 后尾門（SMC，如圖1）；SLR天窗、隔音罩、通風(fēng)側(cè)板、后擾流板（SMC）；S系列后保險(xiǎn)杠支架（GMT/LFT）；E系列車燈反射罩（BMC）等。
圖1 梅德賽斯－奔馳Coupe車型SMC后尾門
2）BMW 3系列Touring和X5的后擾流板（SMC）、BMW Z4硬頂（SMC）、BMW系列后保險(xiǎn)杠支架（GMT/LFT）、BMW5系列車燈反射罩（BMC）等。
3）VWTouareq/Polo GT1/Lupo GT1/FS1后擾流板（SMC）、VWGolf R32 發(fā)動(dòng)機(jī)蓋（SMC）、AudiA2分割式儲(chǔ)物箱（SMC）、AudiA4可折疊型后背箱蓋（SMC）、VWGolf A4車燈反射罩（BMC），以及Golf全復(fù)合材料車身電動(dòng)車（如圖2所示）。
圖2 全FRP車身電動(dòng)車
4）標(biāo)致607備胎箱（LFT），標(biāo)致405保險(xiǎn)杠支架（LFT），標(biāo)致807后尾門、翼子板（SMC）；以及雪鐵龍系列Berlngo車頂模板（SMC），Xantian前端支架（LFT），AX尾部底板總成（GMT），C80后尾門（SMC）等。5）Volvo XC70、XC90、V70后尾門（SMC/BMC）以及RenaultEspace后舉升門、側(cè)門、側(cè)護(hù)板及車頂（SMC）和Mosaic前端結(jié)構(gòu)骨架總成（LFT）、車燈反射罩（BMC）。
6）在梅德賽斯－奔馳Actros/Actros Megaspace、MAN TG-A和F2000、Volvo FH/FM系列、RenaultMagnum/Premium/Midlum、Premium H130以及Scania以及Iveco Stralis等新型重型載貨車車型上，均大量使用以SMC為主導(dǎo)的復(fù)合材料。圖3為MAN TG-A的復(fù)合材料應(yīng)用情況；圖4為VolvoD12發(fā)動(dòng)機(jī)SMC油底殼。
圖3 復(fù)合材料在重型載貨車典型應(yīng)用實(shí)例——MAN TG-A
圖4 Volvo FH/FM系列用D12發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼
3．亞洲應(yīng)用情況
日本依然是當(dāng)今公認(rèn)經(jīng)濟(jì)大國(guó)，其汽車制造業(yè)與歐美同屬領(lǐng)先地位，但采用玻璃鋼/復(fù)合材料的步伐和進(jìn)展要落后很多，主要原因是日本冶金工業(yè)發(fā)達(dá)，鋼材質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。直到20世紀(jì)80年代中期，日本才正式開(kāi)始積極研究開(kāi)發(fā)FRP汽車部件，并轉(zhuǎn)入規(guī)模生產(chǎn)，其中大部分采用SMC工藝，而且呈逐年上升趨勢(shì)。韓國(guó)汽車工業(yè)基本上走日本汽車材料發(fā)展之路。
（三）我國(guó)汽車玻璃鋼/復(fù)合材料的應(yīng)用現(xiàn)狀
到20世紀(jì)80年代中后期，隨著國(guó)家汽車發(fā)展政策的重大轉(zhuǎn)型以及國(guó)外先進(jìn)汽車技術(shù)和資本的引入，汽車復(fù)合材料的應(yīng)用隨著我國(guó)汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展取得突破，逐步改變了原有傳統(tǒng)手糊工藝單一作業(yè)模式，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)與消化吸收融入了SMC、RTM、噴射等工藝技術(shù)，形成了一定的規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)與能力，零部件質(zhì)量大幅提高，汽車主機(jī)廠對(duì)汽車復(fù)合材料認(rèn)同度大大增強(qiáng)。我國(guó)汽車復(fù)合材料的大規(guī)模應(yīng)用始于引進(jìn)車型上，也在自主開(kāi)發(fā)的一些車型上得到應(yīng)用，尤其在近幾年來(lái)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，但總體來(lái)說(shuō)與發(fā)達(dá)國(guó)家尚有距離。據(jù)估算，目前我國(guó)玻璃鋼/復(fù)合材料年產(chǎn)量已超100萬(wàn)噸，但汽車復(fù)合材料的年用量不到10萬(wàn)噸，所占比例較小，而且由于汽車復(fù)合材料廠家普遍規(guī)模較小，創(chuàng)新發(fā)展能力不足。
1．轎車方面的應(yīng)用：
目前我國(guó)轎車生產(chǎn)仍然以進(jìn)口車型為主，主要分為美系、歐系與日韓系。另有一些完全的自主品牌，如奇瑞、長(zhǎng)城、獵豹等。進(jìn)口車型的復(fù)合材料部件基本沿用原廠設(shè)計(jì)，部分實(shí)現(xiàn)本地化生產(chǎn)配套，但相當(dāng)一部分部件依然需要KD件進(jìn)口；國(guó)產(chǎn)品牌轎車上復(fù)合材料部件還較少使用。
近年最新應(yīng)用實(shí)例：
1）北京奔馳300C油箱副隔熱板（乙烯基酯SMC）；
2）北汽二代軍車――勇士系列（圖5）的硬頂、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、翼子板（手糊FRP）、前后保險(xiǎn)杠、蓄電池托架（SMC）等；
3）鄭州日產(chǎn)銳騏（SUV）頂飾件總成、中隔窗（SMC）；
4）東風(fēng)雪鐵龍標(biāo)致307前端支架（LFT）；
5）上汽榮威的底部導(dǎo)流板（SMC）；
6）上海通用別克凱悅、君悅的天窗板（SMC）、后靠背骨架總成（GMT）；
7）上海大眾帕薩特B5底部防護(hù)板（GMT）；南汽名爵（MG）車頂（SMC）；
8）奇瑞在新車型開(kāi)發(fā)中設(shè)計(jì)使用SMC制造車門。
圖5 二代軍車勇士系列
2．客車方面的應(yīng)用
玻璃鋼/復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)大型、豪華客車中均有應(yīng)用，幾乎囊括如廈門/蘇州金龍、西沃、安凱、鄭州宇通、丹東黃海、福田歐V等所有客車廠家的所有車型，涉及應(yīng)用部件有前后圍、前后保險(xiǎn)杠、翼子板、輪護(hù)板、裙板（側(cè)圍板）、后視鏡、儀表板、倉(cāng)門板等。由于此類客車部件類多、較大、量小，一般采用手糊/噴射或RTM工藝成型。
在中小型客車中，玻璃鋼/復(fù)合材料也有廣泛應(yīng)用。如南京依維柯S系列車的SMC前保險(xiǎn)杠、手糊/RTM硬頂、BMC前大燈反射罩，都靈V系列車的SMC豪華面罩、電動(dòng)門總成、三角窗總成、后行李廂門總成和FRP后圍總成等。近年來(lái)，玻璃鋼/復(fù)合材料在微型客車領(lǐng)域應(yīng)用有所增加，而且有應(yīng)用SMC、RTM工藝逐步替代傳統(tǒng)手糊工藝的趨勢(shì)。
3．載貨車方面的應(yīng)用
隨著載貨車技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收以及自主創(chuàng)新，近年來(lái)國(guó)內(nèi)載貨車技術(shù)得到很大的提高、優(yōu)化與改進(jìn)，同時(shí)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展帶來(lái)的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)帶來(lái)載貨車產(chǎn)量的不斷攀升，玻璃鋼/復(fù)合材料在載貨車中取得了突破性的應(yīng)用，尤其在中重型卡車方面。以SMC、RTM為主導(dǎo)的復(fù)合材料應(yīng)用尤為活躍，涉及駕駛室頂蓋、前翻轉(zhuǎn)蓋板、前圍面罩、保險(xiǎn)杠、翼子板、側(cè)圍護(hù)板、腳踏板、輪罩及其裝飾板、門下裝飾板、前圍裝飾罩、導(dǎo)風(fēng)罩、導(dǎo)流板、導(dǎo)流罩、側(cè)裙板、雜物箱以及發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部件等。
近幾年來(lái)，投入批產(chǎn)的重型載貨車新車型包括：解放J5和J6、東風(fēng)天龍、中國(guó)重汽“華沃”和“豪濼”、北汽福田“歐曼ETX”、陜汽“德御”和“德龍F(tuán)3000”、重慶紅巖“霸王”和“斯達(dá)-斯太爾”、東風(fēng)柳汽“新霸龍”（507）、洛陽(yáng)福賽特“福德”、鎮(zhèn)江華菱重卡、安徽精功重卡、江淮格爾發(fā)、金華青年“曼”、南汽凌野等，在車身件上大量使用了玻璃鋼/復(fù)合材料，主要以SMC為主，輔以RTM、噴射和手糊等工藝技術(shù)，成為近年來(lái)玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車業(yè)中應(yīng)用拓展德亮點(diǎn)。相對(duì)于國(guó)內(nèi)重型載貨車火爆的市場(chǎng)需求和開(kāi)發(fā)沖勁而言，在中、輕型載貨車和皮卡車市場(chǎng)相對(duì)萎縮，玻璃鋼/復(fù)合材料的應(yīng)用情況有下降趨勢(shì)。圖6為北汽福田歐曼ETX重型載貨車典型應(yīng)用示例。
圖6 歐曼ETX重型載貨車中汽車復(fù)合材料應(yīng)用實(shí)例
汽車工業(yè)一直是新材料、新工藝、新設(shè)計(jì)和新組裝概念的推動(dòng)者，汽車工業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了玻璃鋼/復(fù)合材料的創(chuàng)新型發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)后，汽車復(fù)合材料無(wú)論在材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面、工藝技術(shù)發(fā)展方面、制品應(yīng)用拓展方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
（一）新型汽車復(fù)合材料的最新發(fā)展
1．熱塑性復(fù)合材料（FRTP）方面
與熱固性復(fù)合材料相比，環(huán)保性和節(jié)約資源方面有著突出的優(yōu)勢(shì)。據(jù)相關(guān)資料介紹，西歐目前熱塑性玻璃鋼的年用量已超過(guò)40萬(wàn)噸，其中約50％應(yīng)用于汽車工業(yè)。
短纖維增強(qiáng)熱塑性塑料得到進(jìn)一步的應(yīng)用。玻璃纖維增強(qiáng)尼龍已成為目前發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件應(yīng)用較多的材料。德國(guó)寶馬汽車公司首先將以玻纖增強(qiáng)尼龍為原料制造的進(jìn)氣歧管應(yīng)用在6缸發(fā)動(dòng)機(jī)上；后來(lái)美國(guó)福特與杜邦公司合作，共同用玻纖增強(qiáng)PA66制造的進(jìn)氣歧管應(yīng)用在V6發(fā)動(dòng)機(jī)上；以后世界各大汽車公司紛紛跟進(jìn)，玻璃纖維增強(qiáng)尼龍進(jìn)氣歧管得到廣泛的應(yīng)用。
GMT是二十世紀(jì)八十年代以來(lái)世界先進(jìn)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展的新技術(shù)。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的GMT80％用于制造汽車部件，尤其是近年來(lái)輕質(zhì)熱塑性復(fù)合片材在車頂襯里為代表的汽車內(nèi)飾件中獲得應(yīng)用，品種日益豐富。我國(guó)GMT的研究開(kāi)發(fā)是從八十年代后期開(kāi)始的，“九五”期間被列為國(guó)家863高技術(shù)新材料研究課題，目前已掌握了GMT的關(guān)鍵技術(shù)，并在應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面也取得了良好進(jìn)展。
LFT由于其制件內(nèi)存在相互纏結(jié)的纖維骨架結(jié)構(gòu)而它擁有最佳的沖擊和剛性的綜合性能，現(xiàn)已成為國(guó)外熱塑性復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)，在汽車結(jié)構(gòu)件應(yīng)用增長(zhǎng)蓋過(guò)GMT。2006年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)已有廠家引進(jìn)技術(shù)與裝備，進(jìn)行LFT材料和應(yīng)用開(kāi)發(fā)。圖7為L(zhǎng)FT在汽車中應(yīng)用實(shí)例。
圖7 LFT復(fù)合材料的汽車應(yīng)用領(lǐng)域
目前，還有一些新型汽車熱塑性復(fù)合材料值得關(guān)注，如：1）Twintex R復(fù)合纖維是由玻璃纖維和熱塑性塑料纖維復(fù)合成纖的一種干態(tài)預(yù)浸料，適于注射成型保險(xiǎn)杠、后車門、內(nèi)飾件、儀表盤等，兼具很高的沖擊強(qiáng)度、柔曲性和拉伸強(qiáng)度。2）自增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料(Self-ReinforcedPolypropylene Composite，簡(jiǎn)稱SR-PP)是一種由高定向性的聚丙烯纖維和各向同性的聚丙烯基材組成的100%聚丙烯片材。SR-PP是繼GMT、LFT之后國(guó)外最新開(kāi)發(fā)應(yīng)用的一種熱塑性復(fù)合材料，其生產(chǎn)的產(chǎn)品目前主要用作車底遮護(hù)板。3）長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯(LongGlass Fiber Reinforced Polypropylene.簡(jiǎn)稱LGFPP)是倍受人們關(guān)注的新品種之一。作為汽車模塊載體材料，該材料不僅能有效地提高制品的剛性、抗沖擊強(qiáng)度、抗蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性，而且可以做出復(fù)雜的汽車模塊制品。如：全世界首創(chuàng)無(wú)金屬支架全塑整體前端組件，采用該材料為寶馬Mini Cooper車生產(chǎn)配套。
2．碳纖維復(fù)合材料（CFRP）方面
由于碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料有足夠的強(qiáng)度和剛度，已在航天航空等領(lǐng)域廣泛使用。它也是適用于制造汽車主結(jié)構(gòu)――車身、底盤最輕的材料，受到汽車工業(yè)廣泛重視。預(yù)計(jì)CFRP的應(yīng)用可使汽車車身、底盤減輕重量40～60％，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)重量的1/3～1/6。用CFRP制造的板簧為14kg，減輕重量76%。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。
但由于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的價(jià)格昂貴，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車中的應(yīng)用有限，僅在一些F1賽車、高級(jí)轎車、小批量車型上有所應(yīng)用，如BMW公司的W25單殼式一級(jí)方程式賽車車身，BMW公司的M3CSL型汽車頂蓬和車身，GM公司的Ultralite車身，福特公司的GT40車身、保時(shí)捷911 GT3承載式車身以及DC公司Dodge Viper 運(yùn)動(dòng)車的碳纖維防護(hù)板支架系統(tǒng)等。
為提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的用量，發(fā)展廉價(jià)的碳纖維和高效率碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的生產(chǎn)方法和工藝已成為汽車輕量化材料研究中的關(guān)鍵課題，美國(guó)、日本等已將其列為汽車輕量化材料的研究計(jì)劃的關(guān)鍵內(nèi)容，并取得了重大進(jìn)展。預(yù)期將在此后幾年內(nèi)有大量應(yīng)用。圖8為在歐洲新推出的碳纖維復(fù)合材料車身全新概念車。
圖8 玻璃鋼/復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)實(shí)例——全碳纖維復(fù)合材料車身
3．其他新型復(fù)合材料
如：1）Audi A4轎車新型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣閥使用了BASF開(kāi)發(fā)的含30%玻璃纖維的高穩(wěn)定性聚酰胺復(fù)合材料。它具有很好的燃油經(jīng)濟(jì)性，能達(dá)到很高的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。
2）BMW研制的8缸7系列7351發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體采用了玻纖、玻璃微珠增強(qiáng)VyncolitX7250酚醛樹(shù)脂材料，由于填料的作用和樹(shù)脂的流動(dòng)性都理想，因而提高了材料模塑性和制品尺寸穩(wěn)定性；進(jìn)氣系統(tǒng)使用玻纖/Vyncolit酚醛樹(shù)脂獲得成功，在降低制品成本和重量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)制品的高溫尺寸穩(wěn)定性。
3）選用著色的耐候性極佳的熱塑性薄膜（如PC、PMMA）作為裝飾層，用高強(qiáng)度PBT/ASA等復(fù)合材料做支撐生產(chǎn)汽車翼子板、散熱隔柵等，可以替代金屬實(shí)現(xiàn)無(wú)噴涂化。
4）免噴涂抗UV的SMC部件首先被皮卡車的車斗所選用。
（二）復(fù)合材料工藝技術(shù)的發(fā)展
A級(jí)表面精度的轎車級(jí)SMC車身要求是SMC的技術(shù)難關(guān)和新成就之一。低波紋SMC配方、低密度SMC配方、增韌型SMC配方、真空模壓技術(shù)和模內(nèi)涂層（IMC）等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用，使Ａ級(jí)表面精度技術(shù)日臻成熟；1999年實(shí)現(xiàn)前保險(xiǎn)杠等大型SMC汽車部件的聯(lián)機(jī)噴漆，達(dá)到A級(jí)表面效果；2002年出現(xiàn)了真空擠出熱塑性混合料處理SMC零件表面瑕疵的新技術(shù)。國(guó)內(nèi)外對(duì)乙烯基酯SMC技術(shù)體系研發(fā)的進(jìn)一步深入，推動(dòng)了SMC在發(fā)動(dòng)機(jī)等功能性部件中的應(yīng)用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)完成了中溫固化SMC、快速固化智能SMC等新型技術(shù)體系以及大型A級(jí)表面SMC部件規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)的研發(fā)，在促進(jìn)SMC部件制造過(guò)程提高效率、改善品質(zhì)、節(jié)能降耗等方面起到了積極作用。
“車用樹(shù)脂基復(fù)合材料大型結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)”納入國(guó)家863項(xiàng)目，它的成功研發(fā)改變了以往國(guó)內(nèi)RTM裝備單臺(tái)作業(yè)模式，完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、流水化作業(yè)模式，適用大型汽車部件多品種的批量生產(chǎn)作業(yè)，生產(chǎn)效率大大提高，產(chǎn)品品質(zhì)更有保障。目前，低成本的輕質(zhì)RTM技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外引起汽車主機(jī)廠和復(fù)合材料廠家的關(guān)注。
目前，世界各國(guó)都十分重視壓縮天然氣(CNG)作為汽車新能源的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。為了提高氣瓶的容重比，減輕同樣容積下氣瓶的重量，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了不同內(nèi)襯的復(fù)合材料氣瓶的研究。美國(guó)的SCI公司、Lincoln公司和Hydrospin公司走在世界的前列，他們已開(kāi)發(fā)出10余種不同規(guī)格的復(fù)合材料氣瓶。Lincoln公司的全塑復(fù)合材料氣瓶(內(nèi)襯采用高密度聚乙烯)是世界一流的。目前國(guó)內(nèi)以開(kāi)發(fā)金屬內(nèi)襯復(fù)合材料CNG氣瓶為主，“十五”期間產(chǎn)量逾14萬(wàn)只。JEC 2007復(fù)合材料展上，德國(guó)ITV公司開(kāi)發(fā)的環(huán)型纏繞技術(shù)，用于批量生產(chǎn)纖維增強(qiáng)高壓容器壓力容器，如用于未來(lái)汽車上的氫氣貯罐。
同時(shí)，在汽車復(fù)合材料領(lǐng)域，相關(guān)復(fù)合型的成型工藝技術(shù)也得到了發(fā)展，如：
1）意大利ATR公司制備的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩，采用蒸壓釜成型技術(shù)并結(jié)合預(yù)浸料及手糊工藝，使用兩種不同的環(huán)氧基樹(shù)脂基體以及新型夾層結(jié)構(gòu)技術(shù)；部件為中空的整體部件，通體無(wú)一結(jié)點(diǎn)，造型美觀，具有高的機(jī)械性能并可承受高的工作溫度。
2）Cheverolet 1500系列Silverado 4x4 Extended cab車的后擋板和Cheverolet Avalanch UltimateUtility Vehicle車的中、后門內(nèi)飾板，用SMC/SRIM成型材料合成，零件耐壓痕性和耐腐蝕性提高；CheveroletCorvette車的前地板是SMC蒙皮/balsa木芯的夾芯結(jié)構(gòu)，厚度15mm，重量15kg，比原來(lái)鋼地板更輕，剛度更高，明顯地降低了發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。
3）一種叫做“Protec”的新型6.5m長(zhǎng)RIM復(fù)合材料車廂和車尾門系統(tǒng)，作為全尺寸ChevroletSilverado皮卡車的選配。與傳統(tǒng)的采用熱壓成型塑料襯里的鋼制車廂完全不同，整個(gè)Protec車廂單元是用復(fù)合材料制成的。車廂的保護(hù)格板和車尾門外板都是采用RRIM（主要是云母填充的聚脲）制造的。單件式的車廂和車尾門內(nèi)側(cè)是用50％長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚氨酯SRIM復(fù)合材料制造的。
(三)汽車零部件模塊化生產(chǎn)方面的應(yīng)用實(shí)踐
福特公司研究表明，復(fù)合材料可以將零部件的數(shù)量減為原來(lái)的80%，加工費(fèi)用相對(duì)鋼材降低60%，粘結(jié)費(fèi)用相對(duì)焊接減少25%到40%。復(fù)合材料是汽車工業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的潛在源泉。近年來(lái)，復(fù)合材料在促進(jìn)汽車零部件模塊化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面取得了長(zhǎng)足發(fā)展。所謂模塊化生產(chǎn)，即是以一個(gè)零件（或部件）為中心將周邊的零件組合在一起經(jīng)一次成型加工而成，這樣可以減少許多制造工藝和模具數(shù)量，進(jìn)而降低整車的生產(chǎn)成本，使汽車在市場(chǎng)上有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)能力。如：
1）福特F250/340“皮卡”及Explorer和Mountaineer SUVs的腳踏板采用40%長(zhǎng)玻纖聚丙烯注塑成型制造的，取代用43個(gè)零件組裝的部件。
2）福特金牛座和水星黑貂轎車的前圍里下散熱器托架，原鋼制的有22個(gè)零件，而采用SMC的才需2個(gè)件，重量大減，成本降14﹪。
3）BMW系列的汽車變速箱組件采用35%玻纖增強(qiáng)PA66制成，它集成了許多零部件于一體，節(jié)約了發(fā)動(dòng)機(jī)體內(nèi)的寶貴空間。
4）德國(guó)梅德賽斯－奔馳汽車公司在Atego、Vario、和Unimog三種型號(hào)輕型載貨汽車上，使用玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（5%玻璃纖維增強(qiáng)尼龍）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁金屬材料制造搖臂蓋，實(shí)現(xiàn)油分離器和搖臂蓋的一體化設(shè)計(jì)，顯著降低發(fā)動(dòng)機(jī)的工作噪音。
（一）我國(guó)汽車復(fù)合材料應(yīng)用前景
我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展很大程度上得益于資本和技術(shù)的引進(jìn)，同時(shí)也得益于國(guó)內(nèi)汽車主機(jī)廠自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力的提高。我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái)，由于引進(jìn)合資，我國(guó)的汽車制造能力從四五十年代的解放牌水平一下子提高到可以制造奧迪A6、帕薩特B5，別克等近代先進(jìn)轎車的水平，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)諸如寶馬、奔馳等當(dāng)代最高檔轎車實(shí)現(xiàn)同步開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2006年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量突破700萬(wàn)輛，成為繼美國(guó)市場(chǎng)之后的世界第二大市場(chǎng)和僅次于美國(guó)和日本的世界第三大汽車生產(chǎn)國(guó)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持較快增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)下，今后我國(guó)汽車工業(yè)仍將穩(wěn)步上升。圖9為1990年～2006年我國(guó)汽車產(chǎn)量增長(zhǎng)情況。
圖9 我國(guó)1990年-2006年汽車產(chǎn)銷量
未來(lái)的汽車與現(xiàn)在的汽車在很多方面不會(huì)有太大的區(qū)別，但設(shè)計(jì)思想會(huì)有很大不同。當(dāng)今社會(huì)，人們目光的角度已逐漸轉(zhuǎn)到人與自然的關(guān)系問(wèn)題上，環(huán)境與能源問(wèn)題成為世界上每個(gè)國(guó)家能否生存和發(fā)展的關(guān)鍵。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高以及各國(guó)環(huán)保法規(guī)的相繼出臺(tái)，綠色汽車已經(jīng)成為未來(lái)汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。而復(fù)合材料作為未來(lái)汽車材料發(fā)展的主流，必將在其中扮演非常重要的角色。構(gòu)筑材料、成型加工、設(shè)計(jì)、檢查一體化的材料系統(tǒng)，形成聯(lián)盟和集團(tuán)化的組織系統(tǒng)，這將更充分的利用各方面的資源（技術(shù)資源、物質(zhì)資源），緊密聯(lián)系各方面的優(yōu)勢(shì)，以推動(dòng)復(fù)合材料工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。汽車工業(yè)的發(fā)展日新月異，復(fù)合材料的研究也是一日千里，各種新型的車型，新式的材料不斷地涌現(xiàn)?？梢灶A(yù)測(cè)在不久的將來(lái)，更高性能的復(fù)合材料將更大范圍地應(yīng)用在汽車領(lǐng)域中。
（二）一點(diǎn)建議
我國(guó)加入WTO以來(lái)，在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，給汽車工業(yè)帶來(lái)巨大的沖擊，相應(yīng)地對(duì)我國(guó)汽車材料工業(yè)也帶來(lái)巨大沖擊，同樣也給我國(guó)汽車材料工業(yè)帶來(lái)機(jī)遇。我國(guó)汽車工業(yè)良好的發(fā)展勢(shì)頭，帶來(lái)國(guó)外汽車零部件廠家涌入中國(guó)，也同樣激勵(lì)著汽車材料的革新和創(chuàng)新。汽車復(fù)合材料企業(yè)需抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，積極地參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，努力創(chuàng)造自己的生存和發(fā)展空間；充分發(fā)揮自己的資源優(yōu)勢(shì)和某些技術(shù)優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，注意創(chuàng)新，再和我國(guó)比較便宜的勞動(dòng)力成本結(jié)合起來(lái)，形成有特色的、有競(jìng)爭(zhēng)力的汽車復(fù)合材料領(lǐng)域。最重要的是，必須依靠技術(shù)創(chuàng)新提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。
1、積極引進(jìn)、消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加快產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程具有重要意義。消化吸收是技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。通過(guò)消化吸收，快速提升行業(yè)的創(chuàng)新能力。只有深刻的消化，才會(huì)啟發(fā)比較和創(chuàng)新，才會(huì)穩(wěn)妥地把握改進(jìn)的方向，特別是汽車復(fù)合材料主工藝的創(chuàng)新和新材料的開(kāi)發(fā)。
2、汽車復(fù)合材料零部件生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)與復(fù)合材料原材料生產(chǎn)企業(yè)、汽車主機(jī)廠之間的合作，建立新材料開(kāi)發(fā)研究聯(lián)合體，協(xié)調(diào)新材料及新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工作，堅(jiān)持走共同設(shè)計(jì)的道路，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移與化解。玻璃鋼/復(fù)合材料的穩(wěn)定性和可靠性是設(shè)計(jì)能否采用的重要界線或原則。設(shè)計(jì)中如何使創(chuàng)新技術(shù)既有一定的跨度和進(jìn)步，又能穩(wěn)妥可靠，這是創(chuàng)新工作必須面對(duì)的難點(diǎn)。
3、技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)已經(jīng)成為企業(yè)在殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有決定性的因素，汽車復(fù)合材料零部件企業(yè)應(yīng)作為技術(shù)開(kāi)發(fā)的主體，通過(guò)在企業(yè)內(nèi)部開(kāi)發(fā)出構(gòu)成核心競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)，走自我發(fā)展的道路。
4、通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)形成良性的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。從技術(shù)創(chuàng)新入手，提高產(chǎn)品檔次和工藝技術(shù)水平，在不斷滿足主機(jī)廠持續(xù)提高的需求前提下，降低成本，實(shí)現(xiàn)玻璃鋼/復(fù)合材料企業(yè)與主機(jī)廠之間的雙贏，實(shí)現(xiàn)玻璃鋼/復(fù)合材料企業(yè)之間的多贏，逐步走上良性發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。
5、推動(dòng)汽車復(fù)合材料及其制品向?qū)I(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高品質(zhì)化、環(huán)?；较蚣铀侔l(fā)展，開(kāi)創(chuàng)中國(guó)汽車復(fù)合材料的新天地。
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