工程塑料在汽車中的應(yīng)用.ppt

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1,上海杰事杰新材料股份有限公司汽車用工程塑料介紹,工程塑料研究所所長李小俊博士,2,匯報內(nèi)容,1、汽車技術(shù)發(fā)展趨勢2、汽車輕量化3、工程塑料在汽車中的應(yīng)用4、我國汽車塑料應(yīng)用存在的問題與對策,3,1.1當(dāng)前汽車的主要發(fā)展趨勢,環(huán)保,安全,舒適,低成本,信息化,清潔能源化,輕量化,可回收,個性化,多品種少批量,1、汽車技術(shù)發(fā)展趨勢,4,清潔能源化,輕量化,電子信息化,汽車發(fā)展方向,多品種、少批量,1、汽車技術(shù)發(fā)展趨勢,5,安全化,輕量化,舒適化,潔凈化,汽車新材料技術(shù),,,,,1、汽車技術(shù)發(fā)展趨勢,6,1、汽車工業(yè)的發(fā)展帶來的問題,?汽車保有量的急劇增加，給當(dāng)今世界帶來了兩大問題,能源匱乏,環(huán)境污染,2003年，我國石油進(jìn)口9100萬噸，石油進(jìn)口量已超過消費總量的30%，能源問題已成為關(guān)系到國家戰(zhàn)略安全的問題。,汽車已成為大氣污染的重要根源之一。汽車排放已占大氣污染的30-60%。,?我國的汽車工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展期,,轎車產(chǎn)量,,汽車總產(chǎn)量,2、汽車輕量化,7,國外研究證實，在新能源汽車技術(shù)尚未突破的今天，輕量化是當(dāng)前汽車節(jié)能、減少污染的最有效途徑之一。,燃油消耗可減少6%,,,轎車重量減輕10%,實現(xiàn)節(jié)能,減少排放,實現(xiàn)環(huán)保目標(biāo),2、汽車輕量化,8,輕量化----汽車材料的變化,2000/2010,,中檔轎車重量的變化,,1970,1.100kg,,,2000,1.400kg,,,,,,,2010,,,,,,,1.150kg,,,9,未來輕量化目標(biāo)整車降重50%,美國、歐洲和日本等國家通過多年的研究，對轎車工業(yè)提出了2010年達(dá)到100公里3升油耗的目標(biāo)，實現(xiàn)這個目標(biāo)需要改進(jìn)發(fā)動機的燃料燃燒技術(shù)和減輕50%的汽車重量。,2、汽車輕量化,10,塑料車身,,上汽（集團）總公司汽車工程研究院,,車身輕量化的材料途徑,,高強鋼板車身,鋁、鎂合金車身,適合,大批量生產(chǎn)車型,小批量生產(chǎn)車型,適合,2、汽車輕量化技術(shù),11,3、工程塑料在汽車中的應(yīng)用,12,轎車工程塑料平均用量增長情況,13,MaterialsusedinEuropeanAutomotiveProduction2000,14,,,?轎車塑料用量占整車重量的10%?應(yīng)用部位遍及全車,國外轎車工程塑料應(yīng)用現(xiàn)狀,15,16,3.1工程塑料在車身中的應(yīng)用,17,批量生產(chǎn)階段（或者成為商品車）塑料應(yīng)用情況如下：1）高級全塑跑車骨架結(jié)構(gòu)件采用碳纖增強塑料美國GM公司的“Ultralite”，采用碳纖增強塑料車身，僅車身材料成本為1.3萬美元外覆蓋件采用玻纖增強塑料全塑車身均用于高檔的SportsCar2）混合概念全塑車CCV(CompositeConceptVehicle)Chrysler公司Ticona車身采用玻纖增強熱塑性聚酯注射成型，注射成型，設(shè)備昂貴（8800噸注射機）用于大批量生產(chǎn)的CCV3）普通高級乘用車如Saturn、雷諾Avantime骨架結(jié)構(gòu)件采用金屬件，外覆蓋件采用塑料件,3.1工程塑料在車身中的應(yīng)用,18,一般車身普遍采用纖維增強塑料材料；按照塑料性質(zhì)來分，用于車身的塑料分為：熱塑性纖維增強塑料（FRTP）如玻纖增強PET，GMT...熱固性纖維增強塑料（FRP）如手糊玻璃鋼、RTM、SMC按照纖維又可分為2類碳纖增強塑料超高強度(比鋼高)材料價格昂貴11~22美元/Kg(鋼材價格為:0.7~0.8美元/Kg)玻纖增強塑料普通增強材料價格為:1.7~4.4美元/Kg,用于車身的塑料材料工藝技術(shù),3.1工程塑料在車身中的應(yīng)用,19,用于車身的塑料材料工藝技術(shù),20,用于車身的塑料材料工藝技術(shù),表1主要用于車身外板件的塑料材料工藝特點,21,碳纖增強塑料車身部件與鋼車身相比，可減輕重量40%～60%。,BMWM3系列采用CFRP部件,BMWCFRP側(cè)圍骨架,應(yīng)用實例,22,應(yīng)用實例,23,復(fù)合材料車身頂蓋,應(yīng)用實例,24,雷諾Avantime車身塑料件,應(yīng)用實例,25,TheParadigm:thermoformedbodymadeofcoextrudedacrylicstyreneacrylonitrileandABSsheet,weighlessthan1,800pounds(comparedtoabout3,800poundsforasimilar-sized,steel-shelledcar),熱塑性擠出板材熱成型全塑塑料車身.,26,,,應(yīng)用實例,27,應(yīng)用實例,28,應(yīng)用實例,29,Benz公司SmartCity-Cou,2）金屬骨架與全塑外覆蓋件相結(jié)合的應(yīng)用實例,30,Benz公司SmartCity-Cou,,全金屬骨架,31,Smart塑料車身外板件,32,,,應(yīng)用實例,33,1）車身輕量化，（部件重量可減輕20～30%），油耗下降、降低排放；2）抗沖擊性好,低沖擊或石擊下不變形，使用維修費降低；3）造型設(shè)計自由度大，適合復(fù)雜曲面設(shè)計；4）抗腐蝕性好，可免除外板件磷化處理等防腐作業(yè)；5）小批量（5萬輛/年以下）時模具投入小，生產(chǎn)成本低，適合于多品種、少批量生產(chǎn)；6）可減少零部件數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。,塑料車身的技術(shù)特點,34,3、工程塑料在汽車中的應(yīng)用,3.2工程塑料在儀表板、內(nèi)飾系統(tǒng)的應(yīng)用,35,InTrim,,Instrumentpanel,Doortrim,Seats,Foof,Carpet,,,,3.2工程塑料在儀表板、內(nèi)飾系統(tǒng)的應(yīng)用,36,Instrumentpanel,目前國內(nèi),中高檔車,經(jīng)濟型車,軟質(zhì)、聚氨酯反應(yīng)發(fā)泡成型,硬質(zhì)、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,賽歐,改性聚丙烯,儀表板系統(tǒng),37,1）硬質(zhì)儀表板材料統(tǒng)一化，便于回收；2）軟質(zhì)表皮、泡沫PP化（TPO表皮、PP交聯(lián)泡沫）；3）模塊化設(shè)計儀表板，骨架高強度；4）內(nèi)飾氣味性要求嚴(yán)格，采用環(huán)保、無毒、抗菌塑料；5）模內(nèi)裝飾、低壓成型；6）采用高強度塑料、薄壁化，實現(xiàn)輕量化；7）采用蜂窩狀材料，提高剛性，降低重量。,3.2工程塑料在儀表板、內(nèi)飾系統(tǒng)的應(yīng)用,發(fā)展趨勢,38,3.3工程塑料在動力、底盤系統(tǒng)的應(yīng)用,39,,3.3工程塑料在動力、底盤系統(tǒng)的應(yīng)用,40,3.3工程塑料在動力、底盤系統(tǒng)的應(yīng)用,41,3、工程塑料在汽車中的應(yīng)用,3.4工程塑料在防碰撞安全系統(tǒng)中的應(yīng)用,42,43,44,4.1存在的問題,汽車塑料應(yīng)用技術(shù)與國外存在較大差距；重材料研發(fā)，輕工藝研發(fā)；新材料研究與應(yīng)用技術(shù)研究脫節(jié)；改性料規(guī)模小，無自身原材料供應(yīng)；無行業(yè)規(guī)范；主機廠家缺乏材料應(yīng)用研發(fā)能力，材料廠家缺乏產(chǎn)品開發(fā)能力。,45,4.1、目前國內(nèi)汽車新材料研發(fā)中存在的問題,2）重視材料本身的研究，輕配套加工技術(shù)的研究,由于我國目前的科研體制，新材料研究主要集中在材料科研院所和大學(xué)，加之科研經(jīng)費的缺乏，在汽車新材料研究方面，在新材料配方方面的投入較大，而在與新材料應(yīng)用相匹配的加工成型技術(shù)以及應(yīng)用試驗等方面的科研投入不足，許多新材料的科研成果難以產(chǎn)業(yè)化，限制了新材料在汽車中的實際應(yīng)用。因此經(jīng)常出現(xiàn)新材料通過鑒定的很多、而產(chǎn)業(yè)化并得到廣泛應(yīng)用的較少的現(xiàn)象。,46,4.1、目前國內(nèi)汽車新材料研發(fā)中存在的問題,3）材料開發(fā)與應(yīng)用開發(fā)脫節(jié),由于目前國內(nèi)企業(yè)尚未成為應(yīng)用開發(fā)研究的主體，部分企業(yè)認(rèn)為新材料的研發(fā)僅僅是材料科研單位與大學(xué)的事情，不重視新材料的應(yīng)用技術(shù)研究，使得材料開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)研究脫節(jié)，制約了新材料的應(yīng)用。,47,4.1、目前國內(nèi)汽車新材料研發(fā)中存在的問題,6）缺乏新材料的應(yīng)用設(shè)計技術(shù),新材料的應(yīng)用技術(shù)包括三個方面，既材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝。三者密不可分，相互依存。由于目前在國內(nèi)汽車高分子材料應(yīng)用方面嚴(yán)重存在做材料開發(fā)的不懂汽車具體要求，也不懂得汽車產(chǎn)品的設(shè)計，搞汽車設(shè)計的不懂得高分子材料的結(jié)構(gòu)工藝特點，在產(chǎn)品設(shè)計方面難以發(fā)揮新材料的特點。,48,缺乏設(shè)計技術(shù),缺乏對塑料車身部件設(shè)計技術(shù)的正確理解,4.1、目前國內(nèi)汽車新材料研發(fā)中存在的問題,49,加工,,塑料產(chǎn)品開發(fā)的三個環(huán)節(jié),材料,設(shè)計,產(chǎn)品,50,國內(nèi)外塑料應(yīng)用開發(fā)上的區(qū)別與差距,國外,國內(nèi),實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計、材料開發(fā)、生產(chǎn)工藝有機結(jié)合,產(chǎn)品設(shè)計、材料開發(fā)、生產(chǎn)工藝三者相對孤立,51,,國外汽車非金屬材料零部件產(chǎn)品開發(fā)能力配置,汽車公司研發(fā)中心,整車,發(fā)動機,底盤,車身,材料工程,化學(xué)公司研發(fā)中心,汽車應(yīng)用研究,,,,,,,,新型材料在汽車上的應(yīng)用成果,,,提供完整解決方案,52,國外汽車非金屬材料零部件產(chǎn)品開發(fā)能力配置,BMW公司,汽車塑料件設(shè)計研究部,,,TOYOTA,材料工程研究部,,,主機廠,53,國外汽車非金屬零部件產(chǎn)品開發(fā)能力配置,GE塑料,汽車塑料應(yīng)用設(shè)計研究部,,,BAYER,汽車材料應(yīng)用研究部,,,化學(xué)公司,54,國內(nèi)汽車非金屬零部件產(chǎn)品開發(fā)能力配置,汽車公司研發(fā)中心,整車,發(fā)動機,底盤,車身,化學(xué)公司研發(fā)中心,化工材料,,,,,,提供基于金屬的設(shè)計要求,提供材料性能數(shù)據(jù),55,,4.2、開展汽車工程塑料應(yīng)用技術(shù)研發(fā)的幾點建議,1）應(yīng)著重開展高分子復(fù)合材料的輕量化塑料車身材料與成型制造技術(shù)研究；,2）成立更加緊密的新材料開發(fā)研究聯(lián)合體，開展新材料的應(yīng)用研究與產(chǎn)業(yè)化研發(fā)工作；,3）將新結(jié)構(gòu)的設(shè)計研究與新材料的研究相結(jié)合，重視開展輕量化車身材料的新結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)研究工作；,4）開展與新材料相對應(yīng)的新工藝技術(shù)研究；,56,謝謝！歡迎到杰事杰參觀指導(dǎo)！,