工程塑料在汽车中的应用.ppt

1,上海杰事杰新材料股份有限公司 汽车用工程塑料介绍,工程塑料研究所所长 李小俊博士,2,汇报内容,1、汽车技术发展趋势 2、汽车轻量化 3、工程塑料在汽车中的应用 4、我国汽车塑料应用存在的问题与对策,3,1.1 当前汽车的主要发展趋势,环保,安全,舒适,低成本,信息化,清洁能源化,轻量化,可回收,个性化,多品种 少批量,1、汽车技术发展趋势,4,清洁能源化,轻量化,电子信息化,汽车发展方向,多品种、少批量,1、汽车技术发展趋势,5,安全化,轻量化,舒适化,洁净化,汽车新材料技术,1、汽车技术发展趋势,6,1、汽车工业的发展带来的问题, 汽车保有量的急剧增加，给当今世界带来了两大问题,能源匮乏,环境污染,2003年，我国石油进口9100万吨，石油进口量已超过消费总量的30%，能源问题已成为关系到国家战略安全的问题。,汽车已成为大气污染的重要根源之一。汽车排放已占大气污染的30-60%。, 我国的汽车工业已经进入快速发展期,轿车产量,汽车总产量,2、汽车轻量化,7,国外研究证实，在新能源汽车技术尚未突破的今天，轻量化 是当前汽车节能、减少污染的最有效途径之一。,燃油消耗可 减少6%,轿车重量减轻10%,实现节能,减少排放,实现环保目标,2、汽车轻量化,8,轻量化-汽车材料的变化,2000/2010,中档轿车重量的变化,1970,1.100 kg,2000,1.400 kg,2010,1.150 kg,9,未来轻量化目标整车降重50%,美国、欧洲和日本等国家通过多年的研究，对轿车工业提出了2010年达到100公里3升油耗的目标，实现这个目标需要改进发动机的燃料燃烧技术和减轻50%的汽车重量。,2、汽车轻量化,10,塑料车身,上汽（集团）总公司汽车工程研究院,车身轻量化 的材料途径,高强钢板车身,铝、镁合金车身,适合,大批量 生产车型,小批量 生产车型,适合,2、汽车轻量化技术,11,3、工程塑料在汽车中的应用,12,轿车工程塑料平均用量增长情况,13,Materials used in European Automotive Production 2000,14, 轿车塑料用量占整车重量的10% 应用部位遍及全车,国外轿车工程塑料应用现状,15,16,3.1 工程塑料在车身中的应用,17,批量生产阶段（或者成为商品车）塑料应用情况如下： 1）高级全塑跑车 骨架结构件采用碳纤增强塑料 美国GM公司的“Ultralite”，采用碳纤增强塑 料车身，仅车身材料成本为1.3万美元 外覆盖件采用玻纤增强塑料 全塑车身均用于高档的Sports Car 2）混合概念全塑车CCV (Composite Concept Vehicle) Chrysler公司Ticona 车身采用玻纤增强热塑性聚酯注射成型， 注射成型，设备昂贵（8800吨注射机） 用于大批量生产的CCV 3）普通高级乘用车 如Saturn、雷诺 Avantime 骨架结构件采用金属件， 外覆盖件采用塑料件,3.1 工程塑料在车身中的应用,18,一般车身普遍采用纤维增强塑料材料； 按照塑料性质来分，用于车身的塑料分为： 热塑性纤维增强塑料（FRTP）如玻纤增强PET，GMT. 热固性纤维增强塑料（FRP） 如手糊玻璃钢、RTM、SMC 按照纤维又可分为2类 碳纤增强塑料 超高强度(比钢高)材料 价格昂贵 1122 美元/Kg ( 钢材价格为: 0.70.8美元/Kg) 玻纤增强塑料 普通增强材料 价格为: 1.74.4 美元/Kg,用于车身的塑料材料工艺技术,3.1 工程塑料在车身中的应用,19,用于车身的塑料材料工艺技术,20,用于车身的塑料材料工艺技术,表1 主要用于车身外板件的塑料材料工艺特点,21,碳纤增强塑料车身部件 与钢车身相比，可减轻重量40%60%。,BMW M3 系列采用CFRP部件,BMW CFRP 侧围骨架,应用实例,22,应用实例,23,复合材料车身顶盖,应用实例,24,雷诺 Avantime 车身塑料件,应用实例,25,The Paradigm : thermoformed body made of coextruded acrylic styrene acrylonitrile and ABS sheet , weigh less than 1,800 pounds (compared to about 3,800 pounds for a similar-sized, steel-shelled car),热塑性挤出板材热成型全塑塑料车身.,26,应用实例,27,应用实例,28,应用实例,29,Benz公司 Smart City-Cou,2） 金属骨架与全塑外覆盖件相结合的应用实例,30,Benz公司 Smart City-Cou,全金属骨架,31,Smart 塑料车身外板件,32,应用实例,33,1）车身轻量化，（部件重量可减轻2030 %），油耗下降、降低排放； 2）抗冲击性好,低冲击或石击下不变形，使用维修费降低； 3）造型设计自由度大，适合复杂曲面设计； 4）抗腐蚀性好，可免除外板件磷化处理等防腐作业； 5）小批量（5万辆/年以下）时模具投入小，生产成本低，适合于多品种、少批量生产； 6）可减少零部件数量，降低生产成本。,塑料车身的技术特点,34,3、工程塑料在汽车中的应用,3.2 工程塑料在仪表板、内饰系统的应用,35,In Trim,Instrument panel,Door trim,Seats,Foof,Carpet,3.2 工程塑料在仪表板、内饰系统的应用,36,Instrument panel,目前国内,中高档车,经济型车,软质、聚氨酯反应发泡成型,硬质、改性聚丙烯注射成型,桑2000,聚氯乙烯-ABS表皮/聚氨酯泡沫/ABS注射骨架,赛欧,改性聚丙烯,仪表板系统,37,1）硬质仪表板材料统一化，便于回收； 2）软质表皮、泡沫PP化（TPO表皮、PP交联泡沫）； 3）模块化设计仪表板，骨架高强度； 4）内饰气味性要求严格，采用环保、无毒、抗菌塑料； 5）模内装饰、低压成型； 6）采用高强度塑料、薄壁化，实现轻量化； 7）采用蜂窝状材料，提高刚性，降低重量。,3.2 工程塑料在仪表板、内饰系统的应用,发展趋势,38,3.3 工程塑料在动力、底盘系统的应用,39,3.3 工程塑料在动力、底盘系统的应用,40,3.3 工程塑料在动力、底盘系统的应用,41,3、工程塑料在汽车中的应用,3.4 工程塑料在防碰撞安全系统中的应用,42,43,44,4.1 存在的问题,汽车塑料应用技术与国外存在较大差距； 重材料研发，轻工艺研发； 新材料研究与应用技术研究脱节； 改性料规模小，无自身原材料供应； 无行业规范； 主机厂家缺乏材料应用研发能力，材料厂家缺乏 产品开发能力。,45,4.1、目前国内汽车新材料研发中存在的问题,2）重视材料本身的研究，轻配套加工技术的研究,由于我国目前的科研体制，新材料研究主要集中在材料科研院所和大学，加之科研经费的缺乏，在汽车新材料研究方面，在新材料配方方面的投入较大，而在与新材料应用相匹配的加工成型技术以及应用试验等方面的科研投入不足，许多新材料的科研成果难以产业化，限制了新材料在汽车中的实际应用。因此经常出现新材料通过鉴定的很多、而产业化并得到广泛应用的较少的现象。,46,4.1 、目前国内汽车新材料研发中存在的问题,3）材料开发与应用开发脱节,由于目前国内企业尚未成为应用开发研究的主体，部分企业认为新材料的研发仅仅是材料科研单位与大学的事情，不重视新材料的应用技术研究，使得材料开发与应用技术研究脱节，制约了新材料的应用。,47,4.1 、目前国内汽车新材料研发中存在的问题,6）缺乏新材料的应用设计技术,新材料的应用技术包括三个方面，既材料、结构设计、成型工艺。三者密不可分，相互依存。由于目前在国内汽车高分子材料应用方面严重存在做材料开发的不懂汽车具体要求，也不懂得汽车产品的设计，搞汽车设计的不懂得高分子材料的结构工艺特点，在产品设计方面难以发挥新材料的特点。,48,缺乏设计技术,缺乏对塑料车身部件设计 技术的正确理解,4.1 、目前国内汽车新材料研发中存在的问题,49,加工,塑料产品开发的三个环节,材料,设计,产品,50,国内外塑料应用开发上的区别与差距,国外,国内,实现了产品设计、材料开发、生产工艺有机结合,产品设计、材料开发、生产工艺三者相对孤立,51,国外汽车非金属材料零部件产品开发能力配置,汽车公司研发中心,整 车,发 动 机,底 盘,车 身,材 料 工 程,化学公司研发中心,汽 车 应 用 研 究,新型材料在汽车上的应用成果,提供完整 解决方案,52,国外汽车非金属材料零部件产品开发能力配置,BMW公司,汽车塑料件设计研究部,TOYOTA,材料工程研究部,主机厂,53,国外汽车非金属零部件产品开发能力配置,GE塑料,汽车塑料应用设计研究部,BAYER,汽车材料应用研究部,化学公司,54,国内汽车非金属零部件产品开发能力配置,汽车公司研发中心,整 车,发 动 机,底 盘,车 身,化学公司研发中心,化 工 材 料,提供基于金 属的设计要求,提供材料 性能数