使用碳纖維僅僅是使車(chē)子更輕而已?

 

      碳纖維一般會(huì)與環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合成復(fù)合材料使用，這種復(fù)合材料繼承了碳纖維本身較強(qiáng)的比強(qiáng)度、比模量、耐疲勞強(qiáng)度以及吸能抗震性等一系列優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)繼承了環(huán)氧樹(shù)脂配方設(shè)計(jì)靈活多樣、應(yīng)用針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)。與鋁合金結(jié)構(gòu)件相比，碳纖維復(fù)合材料減重效果可達(dá)到20%-40%，與鋼類(lèi)金屬件相比，碳纖維復(fù)合材料的減重效果甚至可達(dá)到60%-80%。但是碳纖維復(fù)合材料的使用，不僅減輕了整車(chē)的重量，更為汽車(chē)制造的工藝帶來(lái)了深層次的影響和改變。

 

       沖壓、焊接、涂裝、總裝作為汽車(chē)的四大工藝，隨著碳纖維復(fù)合材料的加入以及比例上的增多，將發(fā)生一定的變化。例如，沖壓會(huì)被復(fù)合材料成型中的模壓和鍛造工藝所替代;未來(lái)整車(chē)也不再需要那么多的焊接，除了熱塑性復(fù)合材料會(huì)用超聲波做一些焊接外，焊接基本上會(huì)被膠接、鉚接這樣的工藝所替代;由于復(fù)合材料沒(méi)有耐腐蝕性的要求，基本上有些車(chē)型已經(jīng)不需要涂裝，而且涂裝哪怕是外附件涂裝溫度也不會(huì)很低，像某些注塑件，其涂裝溫度只有 85 度;復(fù)合材料成型、整車(chē)模塊化以后，其總裝生產(chǎn)線長(zhǎng)度要求會(huì)大幅度減少，因?yàn)檎?chē)只有幾十個(gè)模塊，車(chē)的組裝節(jié)奏將會(huì)變得非?？?。這對(duì)于總裝線的投入成本會(huì)大幅度下降。所以有業(yè)內(nèi)人士稱(chēng)，碳纖維復(fù)合新材料的大規(guī)模應(yīng)用會(huì)降低整個(gè)汽車(chē)制造商的準(zhǔn)入門(mén)檻。因?yàn)?，工藝上的這些改變不僅重置了汽車(chē)制造中各元素的配備，更從根本上解構(gòu)了傳統(tǒng)汽車(chē)生產(chǎn)成本的計(jì)算模式。

 

生產(chǎn)成本應(yīng)該與消費(fèi)成本結(jié)合起來(lái)衡量

 

       近日，國(guó)內(nèi)某電動(dòng)客車(chē)廠家的產(chǎn)品新聞發(fā)布會(huì)上發(fā)布了一款碳纖維材料純電動(dòng)客車(chē)，現(xiàn)場(chǎng)12米長(zhǎng)的實(shí)車(chē)并非整車(chē)全部使用了碳纖維材料，而是車(chē)輛的頂棚、左右側(cè)圍和底板所構(gòu)成的車(chē)架采用了碳纖維復(fù)合材料。據(jù)發(fā)布會(huì)上的資料介紹，這款電動(dòng)客車(chē)所使用碳纖維材料的部件重量約為1.8噸，相比于使用鋼材料的車(chē)身可以減重約23%，使整車(chē)質(zhì)量控制在8.5噸以內(nèi)，車(chē)輛的續(xù)駛里程可以達(dá)到500km以上。從生產(chǎn)成本上看，這款使用了碳纖維復(fù)合材料的客車(chē)比傳統(tǒng)鋼材料的同級(jí)別客車(chē)補(bǔ)貼前成本高出20萬(wàn)左右，這占了整車(chē)生產(chǎn)成本中一個(gè)很大的比例，但是該客車(chē)生產(chǎn)廠家卻對(duì)市場(chǎng)持有樂(lè)觀態(tài)度，其負(fù)責(zé)人坦言“并不擔(dān)心這款車(chē)的銷(xiāo)量。”在他看來(lái)，盡管由于使用了碳纖維材料使得整車(chē)成本增加，但整車(chē)質(zhì)量的提升與續(xù)駛里程的增長(zhǎng)可以延長(zhǎng)車(chē)輛的使用壽命，可以比同級(jí)別車(chē)型略有所長(zhǎng)。另外，動(dòng)力電池重量的減輕與成本的降低，也將彌補(bǔ)碳纖維材料使用帶來(lái)的高成本不足。

 

       對(duì)于新能源車(chē)型來(lái)說(shuō)，動(dòng)力電池是其核心組成部分，作為動(dòng)力電池的承載件，動(dòng)力電池箱體一般安裝在車(chē)體下部，主要用于保護(hù)動(dòng)力電池在受到外界碰撞、擠壓時(shí)不被損壞。無(wú)錫威盛新材料科技有限公司為國(guó)內(nèi)多家新能源汽車(chē)提供碳纖維動(dòng)力電池箱體及其他碳纖維汽車(chē)結(jié)構(gòu)件，其市場(chǎng)部負(fù)責(zé)人曾在碳纖維應(yīng)用成本方面做過(guò)相關(guān)計(jì)算，以一款碳纖維動(dòng)力電池箱體為例，用碳纖維復(fù)合材料制作的箱體重量?jī)H為2.7kg，與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)材料制作的電池箱體相比大約能減重80%，在強(qiáng)度和荷載力上同樣能達(dá)到相關(guān)的技術(shù)要求，更重要的是，因?yàn)檐?chē)體下方的運(yùn)行環(huán)境惡劣，該款碳纖維電池箱體展現(xiàn)出的抗腐蝕、防水、阻燃、使用壽命長(zhǎng)等性能可以很好地應(yīng)對(duì)和解決這些問(wèn)題。從成本上看，使用碳纖維復(fù)合材料動(dòng)力電池箱比鋼結(jié)構(gòu)電池箱要多付出一千多元，但是10千克的減重在長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中將產(chǎn)生不可小覷的效應(yīng)。首先，根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，車(chē)身每減重100千克將降低能耗20%，那么僅僅一個(gè)碳纖維動(dòng)力電池箱就可以減少2%的能耗，數(shù)字雖然不大，但是運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，在運(yùn)行上節(jié)約的成本越多。其次，碳纖維電池箱體強(qiáng)大的耐腐蝕性能和超長(zhǎng)的使用壽命，直接降低了箱體維修和更換所帶來(lái)的成本。因此，從整體上衡量，由使用碳纖維復(fù)合材料而帶來(lái)的一部分成本升高，就顯得微不足道了。

 

       那么是不是碳纖維復(fù)合材料用的越多越好呢?碳纖維復(fù)合材料的成型工藝決定了它最終的使用成本，因而盡量選用碳纖維復(fù)合材料成型較為容易的部件進(jìn)行輕量化替換，性價(jià)比最高，而并非是盲目求量。另外，使用碳纖維復(fù)合材料對(duì)汽車(chē)制造成本的具體影響是與輕量化之前的成本成正比的，原成本越高，輕量化的價(jià)值越高。