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复合材料在欧洲汽车制造业中的应用将越来越多

摘要

根据Mavel的最新研究结果,欧洲汽车制造业对复合材料的需求预计在2010年前将以每年近6%的速度递增。许多开发都在进行中。本文将阐述Mavel的研究方法,并探讨了欧洲汽车市场的一些变化以及一些新型复合材料在该市场的发展情况。

Mavel对近期研究所采用的方法综合了以下几点:1)全面了解车辆设计的技术发展水平,这种了解建立在对欧洲市场内车辆深入分析的基础上(在Mavel的技术中心对车辆进行剖析研究);2)对新设计和新材料的使用中出现的关键变化因素进行识别和分析;3)对汽车制造业本身的统计和预测;4)与行业中的重要人员进行网上交流;5)资深顾问的专家意见。

1欧洲汽车市场

1.1数量演变

汽车市场(即各国的销售)经常和生产混淆。

预计到2010年,西欧和东欧的总销量增长至40~60万辆。从统计曲线上看,5年累计增长3%,即年增长0.5%,增速呈半平稳状态。然而,进出口平衡的变化将支撑欧洲的生产。

关于对俄出口,近年来显著增长(2005年为140万辆),而且增长需求向非俄产车型发展(2005年为60万辆,包括从欧洲进口的30万辆)。

在未来的数年内,俄罗斯车辆市场将持续增长(新的购买市场),其进口比例也将保持飞速增长(预计2006年进口75万辆,2010年将达到120万辆)。其中,随着韩国迁移到东欧的汽车企业开始投产,俄罗斯从东欧的进口比例将会增加,从而减少了部分从韩国进口的比例。

到2010年从欧洲销往俄罗斯的客车总量将达到70-80万辆。当前欧洲出口额的衰退有可能在未来几年得到扭转,因为在东欧国家生产的新型车较好的符合了新兴国家的需求。而且,美国将很快提高对欧洲车辆的要求(对高端车辆的要求有所提高),对中国和印度也是如此。因此,到2010年从欧洲销往其它地区的车辆将可能达到60-90万辆。

由于日本和韩国的新设备制造厂在东欧投产,年产量达80-100万辆,因此可以确定对日本和韩国的进口额将大幅下降。到2010年,每年下降的数量约为80万辆。然而,对于轻型车辆(包括客车和轻型公共车辆),Mavel的汽车观察站预计到2010年之前每年将以2.5%的速度增长。

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图1欧洲汽车产量和销量

1.2质量演变

欧洲生产的汽车呈现强烈的类型差别趋势。变化的关键因素包括:欧盟安全及排放新条例;顾客对舒适度需求的增加以及对车辆高性能和低成本之间不可调和的矛盾。欧洲车辆另一个明显的趋势是尺寸的扩大和技术含量的提高。因此,欧洲车辆的平均重量在未来的几年内将持续增长。

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图2 1990年~2010年车辆平均重量(单位:kg)

因此,Mavel的汽车观察站预计,到2010年,轻型车辆(包括客车和轻型公共车辆)的平均重量将以每年2.5%的速度递增。

 

2新型复合材料在欧洲汽车市场的发展

2.1内部配件

变速箱控制杆和踏板变化的关键因素包括减轻车头重量以及PPGF较低的生产成本(相对于钢铁、铝、镁和PAGF)。铝、镁、PAGF和PPSGF都是替换钢铁应用的有力竞争者。根据获得的消息,PPSGF低廉的价格将使其市场占有率逐渐提高,与PAGF抗衡;而其功能一体化的潜力将使其市场占有率逐渐提高,与钢铁抗衡。

对于车门面板,变化的主要因素包括:环境定位对比天然纤维和功能一体化。PP和ABS是该领域的主要竞争者。据我们所知,由于PP的价格低廉,其市场占有率相对于ABS会逐渐提高,而德国汽车制造商想采用更多的天然纤维(比如用于VWPassat、BMW3系列和Mercedes)。在不久的将来将会有新的发展;比如木材和天然纤维将会在该领域得到更广泛的应用。

2.2引擎罩车盖内的部件

汽车制造商们想尽办法减轻车头的重量,并通过前端托架功能一体化来降低成本。设备供应商按照汽车制造商的要求,采用SMC工艺、混合(PA+钢铁)设计或者PPLGF。

有两种可能的替代方案:用塑料替换金属(钢铁或铝),或者用PPLGF替代其他塑料。

新型车辆的前端托架经常采用塑料。制造商们不仅在汽车设计中越来越多地采用前端托架,他们还趋向于用塑料来代替金属。对PPLGF、PA+钢铁、SMC之间的竞争,目前还没有明显的趋势表明谁会在未来胜出。材料的选择取决于耐温性能的要求,可以这些根据制造商的要求而改变,有时也可依据平台的设计而变化。

汽车制造商们希望通过导流来减少燃料消耗并降低噪音。设备供应商们为了降低成本将使用PP以代替PUR和UP。越来越多的新车型将安装发动机导流器,因为它能够持续减小阻力系数从而降低燃料消耗。

要减轻车辆前端的分量,也得用塑料来代替金属电池架。在该领域PP依然是金属材料的替代者。

2.3外部配件

设备供应商们将按照制造商们的要求在汽车后保险杠横梁上采用PP(P/E或PPLGF)或金属配件(钢铁或铝)。传统的钢铁零件可用铝或塑料来替代。在不久的将来,一些新型材料有望在新车型的保险杠横梁上得到应用。

2.4白车身

汽车制造者们用塑料来生产备胎轮窝和汽车后地板,以此来减轻重量,而且获得更大的设计灵活性。在SMC(UPGF)和GMT(PPLGF)中有有力的竞争者。当零件的形状给冲压工艺带来困难时,可采用塑料来代替钢铁。在不久的将来,新型汽车的备胎轮窝材料有望得到发展。

制造商们还倾向于在发动机机舱面板上应用塑料材料,以此减轻重量,使之更具灵活性。设备供应商们选用PP或PA来满足制造商们的需求。同样,当零件的形状给冲压工艺带来困难时,可采用塑料来代替钢铁。而且,塑料更有利于实现功能一体化。在不久的将来,新型汽车的发动机机舱面板也会得到发展。

如果仓门式后背和行李箱盖被设计成特殊的形状,制造商们就会指定在这些地方使用塑料,这主要针对的是小型车辆(旅行车、双门小汽车、敞篷汽车)。供应商们更喜欢在SMC工艺中处理UPGF,用于小型车辆;对于大体积车辆则选用PPLGF。在该应用领域,塑料逐渐取代了钢铁的地位,虽然钢铁材料偶尔还会有重振雄风的表现,例如用在MercedesA-Class型车上。

3结论

为了减轻车重,越来越多的传统金属部件被复合材料所取代,尤其是在车的前端。长纤维热塑性复合材料的发展加快了这种趋势。主要的发展体现在变速箱控制杆和踏板、车门面板、前端托架、发动机导流器、电池架、后保险杠横梁、备胎轮窝、发动机舱室面板和后窗口。我们对欧洲汽车制造业所消耗的复合材料作了一下统计,认为欧洲汽车制造业对增强塑料的需求从2003年至2010年将以每年50%的速度递增,到2010年可达74万MT。

(邬浩译自《JEC》2007,7/8:No.34)

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