需從源頭來控制碳纖維複合材料低成本化

工業機械與家電
01 /03 2018




  由於碳纖維的生產成本居高不下,不僅企業普遍虧損,許多車企都“望洋興歎”。國際上業界有一句流行的話:從原材料到碳纖維,價格從1變到3;但把碳纖維加工成複合材料,價格可從3變到10。這句話表達了兩層含義:從碳纖維到複合材料,增加的附加值更多;碳纖維在複合材料中的成本是約20%~300%。但必須指出,所謂低成本高性能複合材料不是指絕對的低成本,必須要強調高性能價格比,而且要強調系統下的比較成本優勢,比如汽車用碳纖維複合材料,不光要計算其零部件本身的成本,環氧樹脂建材更要計算組合安裝成本以及節能減排和綠色環保效應帶來的綜合效益。否則,只計算零部件的絕對成本,高性能複合材料肯定比傳統或常規的複合材料高出很多。


  從結構複合材料的設計開始,就必須充分考慮成本因素,如果設計師在各個環節缺乏相對精確的許用值,不斷加大安全系數,設計出的複合材料零件比金屬零件還厚重,那低成本就根本無從談起。


  對於高性能複合材料,成本不僅可以控制,還可以設計。有大量原材料和成型工藝的排列組合可供設計師選擇,不同的材料工藝組合就有不同的成本。所以,高水平複合結構的設計人員,不光是優秀的技術人員,也應是精確的成本核算師。


  差異化發展掌握核心技術實現短期超越


  國際上碳纖維的新技術和新工藝不斷湧現,而且朝生產高效化、品質超高性能化和成本下降的趨勢發展。超級碳纖維的出現,打破了以往碳纖維是脆性材料的舊觀念,可拓展到防彈等產業領域;相對廉價的碳芯-碳化矽纖維(C-Si碳纖維)的出現,將進一步拓展碳纖維在高端和一般工業領域的應用,新型CFRP快速成型固化劑的出現,可使碳纖維增強熱固型樹脂的成型時間縮短至1分鍾以內,從而進一步拓展在尖端領域和一般產業領域的應用。


  碳纖維技術缺乏創新,引進設備投資居高不下,也是造成我國碳纖維生產成本高的一個重要原因。在與國外差距越拉越大之下,我國碳纖維企業要在“汽車領域”大有作為的話,應走跨越式發展碳纖維和CFRP的道路,堅持差異化發展道路,堅持自主創新,以研發行業最先進的技術為突破口,並率先為汽車行業所用。


  技術創新離不開人才,據了解,目前我國在碳纖維領域相關研發人員也很缺乏,國內做碳纖維的研究人員主要集中在航空軍工領域,汽車領域的則基本沒有。面對這種現狀,我們應大力發展人才戰略,除了學習別人的先進技術,也要把軍工領域的專家、技術逐步過渡轉移到汽車行業上來,只有這樣,我國的碳纖維企業才能在短期內超越群雄。

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