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益小苏教授:国际前沿为碳纤维更低成本所做的努力

2021-04-24 16:153650
 益小苏教授在近参加的一次科技演讲大会上的演讲中指出,碳纤维复材业界,都在致力于碳纤维复合材料更多减重、更低成本。
  
益小苏教授指出,碳纤维每一步发展都是跟铝合金相竞争的。图中坐标横轴是成本,纵坐标是减重。因为用复合材料归根到底是为了减重,减重意味着坐标上往绿色这边走,红的是增重。因此这个图上有个灰色区域:碳纤维复合材料减重了15%,但成本增加5%,这就是空客公司认为现在复合材料在民机上达到的水平。
  
一个便宜,但稍微重一点;另一个性能高了,但贵了很多。根据两者关系,空客公司定义到图中绿色的位置,减重10%,降低成本30%,全都在朝这个目标努力。
性能很重要,成本也很重要,因为产品归根结底要卖出去。于是应该分析一下复合材料的成本。尽管现在计算材料科学很热闹,但复合材料的性能不可能靠计算算出来,必须靠验证,材料这块成本考核验证达到35%,不可避免。很多人说复合材料太贵,我是做复合材料研究的,复合材料让个成本的5%给你,我把成本降到50%,整个系统里面只降了5%,你省了这5%几乎做不成事,因此材料成本也不算贵。贵在装配、铺层等等,因此分析了成本来源就会想到,为了使复合材料便宜,得往复合材料的设计和制造方向着眼,而不是光想着省材料的钱。
美国在80年代、90年代启动了一系列计划,想降低复合材料应用成本,终目标是复合材料用量的提高一定是和降低成本联系在一块的。比如,复合材料用量达到60%,成本就要从现有水平下降十分之一的水平,这是美国的目标,这也是同行的参照。
既然从制造、设计上考虑这件事,就要考虑如何来做这件事情。这是当年某型机为减少装配、铺层、紧固件等,必须把11000个金属件减少到450个,600个复合材料零部件减少到200个,13万5千个紧固件减少到6000个,这样才能降低复合材料的成本,特别是零部件的成本。
  
设计和制造中,本来分离的零件通过装配要整体成型,从结构和材料上怎么走出这一步,怎么实现?又是下一步逻辑关系。所以出现了新的制造技术——复合材料液态成型。我先做一个复杂的纤维预制体,这个纤维体保证强度和刚度,然后通过真空成型方式把树脂吸进去,这有点儿类似铝合金的铸造。
  
液态成型给制造带来更大的灵活性,更低成本制造,但是它的性能就比不上预浸料复合材料了。又是同样的例子,要平衡复合材料制件的结构性能和可成型性之间的关系。到现在为止,全RTM复合材料都在追赶,看能不能达到预浸料复合材料的性能,这也是全复合材料技术领域共性的奋斗目标。
  
为进一步促进高性能复合材料在交通领域轻量化新技术、新应用的发展,全面贯彻落实十四五规划,推动复合材料产业链优化升级,学习交流国内外交通领域复合材料及制品的先进技术、前沿工艺与市场趋势,复材网携手杭州卡涞复合材料科技有限公司定于2021 年 6 月 7-9日在浙江?杭州召开“第十一届高性能复合材料新技术新应用国际高峰论坛暨高新装备展”邀请国内外的复合材料、制品及汽车、轨道交通、航空航天、海洋船舶等终端应用专家学者深度探讨交流,重点学习交流国际复合材料新技术、新应用的国内发展现状与市场发展趋势。
  
本次论坛主题是"高性能复合材料新技术新应用"。论坛将严格落实环保法规及卫生防疫要求,加强与国外先进技术的交流互动,特邀请国内外专家作应用技术与市场分析报告,坦言问题与挑战,讲技术,谈应用,析市场,构建一个“材料—制品—装备—零部件—终端市场”无缝对接的全产业链优化平台,有利于企业顶层设计及调整规划,在市场竞争中占据优势。
  论坛期间还将在会场外举办复合材料高新装备展,设备企业参与到全产业链优化平台交流对接中,了解客户新需求,调整产品设计规划,从而共同推动复合材料新技术、新应用发展。
  同时,论坛还将安排参观杭州卡涞复合材料科技有限公司,企业主要面向汽车零部件系统、储能系统(电池箱、碳纤维高压气瓶)、轨道交通、大型无人机和石油装备等市场,通过运用源于德国的高性能复合材料规模化设计和工艺制造技术、碳纤维回收再利用技术以及国内的汽车复合材料部件规模化量产经验,针对客户的不同需求,提供高效、低成本、定制化的轻量化解决方案,包括材料结构设计、小批量制造和量产,引领复合材料应用进入 4.0 时代(工业化、自动化、规模化、民用化)。
  诚邀国内外复合材料领域专家、学者、企业家和行业同仁莅临大会,共谋复材新未来。
  主办单位
  复合材料信息网
  杭州卡涞复合材料科技有限公司
  协办单位
  征集中
  报告嘉宾
 
  Mr.Georg Kaesmeier
  Managing Partner, Forward Engineering GmbH
  德国Forward Engineering合伙人,德国Forward Engineering GmbH(以下简称“FE”)是欧洲知名的轻量化设计公司,前身为碳纤维轻量化汽车设计公司Roding Automobile,总部位于德国巴伐利亚州慕尼黑,在韩国、日本及美国均设有代表处,日本三井集团(MITSUI)是其第二大股东。FE主要从事汽车碳纤维复合材料轻量化零部件的工程设计开发工作,曾参与宝马i3,i8及新7系等车型复合材料车身零部件的设计。FE在市场上同蔚来汽车、长安汽车、北汽新能源、观致等汽车厂有丰富的合作案例,在其他亚洲市场,与尼桑、丰田、现代等公司有深度合作。此外,FE与知名的轻量化材料供应商Evonik(赢创)建有合资公司,主要从事碳纤维轻量化材料的营销。
  报告题目
  【Design for Sustainability – how to win with composites?】
  【面对可持续发展的工程设计——如何利用复合材料取胜】
  报告大纲
  Sustainability trends in Automotive
  Key challenges of composite materials in the market
  Design strategies for sustainable products
  How to use Life-Cycle-Analysis in your product design process
  Thermoset materials vs. Thermoplastic materials
  State of the art recycling technologies for composites
  Future Outlook how to win business with composites
  汽车行业的可持续发展趋势
  市场上复合材料应用的主要挑战
  可持续产品的设计策略
  在产品设计过程中,如何应用生命周期分析
  热固性材料VS.热塑性材料
  新的复合材料回收技术介绍
  展望 - 如何用复合材料赢得业务
 
  Prof. Dr. Klaus Drechsler
  德国工程院院士
  德国萨克森科学院院士
  德国碳纤维复合材料联盟主席
  慕尼黑工大碳纤维复合材料研究所所长
  Fraunhofer IGCV轻量化工程研究所所长
  杭州卡涞复合材料科技有限公司 席技术顾问
  报告题目
  复合材料技术在大规模量产应用领域的现状和未来发展趋势
  报告大纲
  - 近三年的复合材料量产应用的典型案例
  - 未来复合材料的技术发展趋势和机会
 
  魏斌博士
  现任杭州卡涞复合材料科技有限公司CTO兼工程研究院院长,曾出任慕尼黑工业大学轻量化工程研究所副研究员、奥迪汽车集团(德国总部)研发工程师、蔚来汽车德国中心轻量化工程高级经理、吉利汽车德国研发中心轻量化集成总监。同时,魏斌博士兼任复合材料学会车辆工程专业委员会副主任委员。
  报告题目
  车身碳纤维部件:从方案、研发到量产
  报告大纲
  碳纤维在车身结构的量产化应用需要解决用在哪、生产效率、质量稳定以及用得起这几个核心问题。结合已有的量产项目经验,报告系统的介绍方案论证、方案研发和验证、材料测试以及CAE校正、样品试制和测试、以及装配方案等多方面内容。
 
  宋光辉
  浙江吉利新能源商用车集团有限公司客车事业部副总经理、高级工程师
  报告题目
  新能源电动客车车身的复合材料应用
  报告大纲
  目前市场上,巴士和客车的车身主要采用传统的钢制车身,自重较大,油耗较高,运营成本偏高。作为运营车辆,整车生命周期成本包括购置、日常运营、维修保养以及报废周期是运营方高度关心的产品指标,这也对生产方在制造投入成本,产品的生产效率、质量以及物流成本方面提出了新的要求。基于各方需求驱动,模块化、轻量化、分布式组装的客车车身方案被工业界提上了议程。报告主要阐述吉利商用车和杭州卡涞复合材料科技有限公司携手开发的产品和技术方案。
 
  韩非博士
  现就职于宝钢股份研究院并任高级主任研究员。专注于汽车先进高强钢成形理论与应用技术。负责宝钢研究院汽车板EVI技术解决方案团队及用户技术支持工作,负责宝钢车身用材及轻量化技术、超高强钢成形与应用解决方案研发与应用研发,推进与用户新材料、轻量化技术应用与实践合作。
  报告题目
  碳中和下的轻量化挑战与宝钢新能源汽车用材解决方案
  报告大纲
  新能源车行业迅猛发展,面对碳中和目标,对轻量化、材料发展提出了新的挑战与需求。报告介绍了在此背景下,对新能源汽车轻量化、低碳发展的理解,对新能源汽车用材的解决方案,并对未来包括钢、铝、复合材料等材料发展给出了展望。
  (更多精彩报告与重量级嘉宾,正在公布中)
  日程安排
  6月7日(星期一)
  13:00-20:00
  论坛报到
  6月8日(星期二)
  09:00-12:00
  论坛报告
  6月8日(星期二)
  14:00-18:00
  论坛报告
  _
  6月8日(星期二)
  19:00-21:00
  欢迎晚宴,互动交流
  6月9日(星期三)
  08:30-15:00
  工厂现场实操,生产中遇到的问题展开探讨解答、样品展示。
  时间/地点
  时间:2021年6月7日-9日
  地点:浙江杭州
  相关事项
  1.会务费标准
  复材网会员:3000元/人,非会员3800/人
  包含会议门票、会议资料、餐饮、住宿统一安排,费用自理。
  2.会务费请按要求提前汇入指定账户,会务组统一开具发票,开票资料请发邮箱 :frp@cnfrp.com
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