导读:汽车轻量化有三种途径:结构优化设计、先进制造工艺、轻质材料替代,目前主要采用的是用轻质材料替代金属等材料来实现减重。
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汽车轻量化有三种途径:结构优化设计、先进制造工艺、轻质材料替代,目前主要采用的是用轻质材料替代金属等材料来实现减重。在轻量化材料中,应用已经比较成熟的有高强度钢和铝合金,最具发展前景的是长玻纤增强塑料、碳纤维增强塑料等复合材料。
汽车轻量化路径
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长玻纤增强塑料投资机会已经显现:在复合材料中,非常看好长玻纤增强塑料,相比于碳纤维增强塑料,长玻纤增强塑料技术工艺门槛更低、成本更低,更容易大规模商业化应用,在欧洲、北美等市场已经广泛应用于汽车零部件的生产制造,市场规模达千亿级别。而限制其国内推广的主要因素为制造加工工艺不高和对下游理解不深,今年以上问题都得到了改善,相关制品开始呈现放量迹象,投资机会已现。
长玻纤增强塑料优势显著,广泛用于 汽车零部件制造:长玻纤增强塑料是用长玻璃纤维增强,不饱和聚酯树脂为基体的复合材料,具有低密度、高强度、适合模块化设计、低成本等显著优点,非常契合汽车行业对于零部件材料的要求。已被广泛应用与汽车前段模块、底盘、隔音罩、仪表盘等零部件的生产制造。
长玻纤增强塑料用于汽车轻量化优势显著
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热固性材料SMC:汽车领域应用成熟,关注具备 A级表面处理能力企业。
SMC 中文译为片状模塑料,是一种由树脂糊浸渍短切玻璃纤维粗纱或玻璃纤维毡,两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来,经压辊、熟化后形成的片状模压成型材料。SMC 制品的成型则主要采用金属对模的压制成型法,将合乎要求的 SMC 片材按一定要求叠合并放置在模具的适当位置上,按规定的工艺参数加温加压成型,即可得到 SMC 制品。
SMC制品成型过程
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热塑性材料 LFT 成后起之秀,LFT-D工艺是行业发展方向。
LFT 指的是长玻纤热塑性增强塑料,与热固性的 SMC 相比,LFT 的加热变软、冷却成型过程是可逆、可重复的,因此可以进行回收利用。除更加环保以外,LFT 的轻量化效果、成型周期、原料利用率等都优于热固性的 SMC,在轻量化行业受到了越来越多的重视和应用。
汽车前段模块框架是 GMT 在汽车轻量化行业的典型应用:汽车前端包含大量结构件及零部件,包括空调系统、照明系统、冷却系统等,传统意义上的汽车前端通常由 100 多个散部件组成,这些散部件经零部件供应商生产出来后被交付到 OEM 的装配厂中,然后在装配厂的总装线上按工序逐一装配而成,工序非常繁多。而使用 GMT 前端模块框架可以起到连接汽车前端和功能集成的作用,即用前端模块框架将照明系统、发动机冷却系统、减震装置、空调冷凝器和空气净化器以及引擎盖锁紧装置、软管和接头等组装在一起形成一个趋向于满载的前端模块,使得汽车前端的制造将只涉及到一个白车身和一个开口的前端模块,而不再需要考虑使用传统的连接杆构架或采用众多的横向构件来连接车辆骨架,显著减少安装工序、降低部件成本和安装成本。目前包括宝马、奥迪、福特、大众等全球知名厂商都已大量使用 GMT 制的汽车前段模块框架。
LFT 前端模块框架
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前端模块结构分解图
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LFT-D 是最先进的LFT: 生产工艺,是行业发展的明确方向:LFT-D全称为长纤维增强热塑性复合材料直接在线生产,将树脂基体颗粒、玻璃纤维粗砂、添加剂等在双螺杆挤塑机中充分混合后直接送入模具中成型,成型后经脱模和切边等后处理后,即可得 LFT-D 制品。与 GMT 等传统生产工艺不同,LFT-D 无需生成板材等半成品,且只需一次加热过程,生产成本显著降低,此外还有生产灵活高效,产品性能优越等优点,在性能与成本的综合要求下,LFT-D在线生产工艺将是行业发展的明确方向。
LFT-D 生产工艺优势显著
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LFT-D生产工艺流程
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