【盖世直播】圆桌讨论：汽车新材料发展的技术创新和未来展望

主持人： 

下面进行圆桌讨论会，大家对于前面发言的有什么问题，这个都可以在会上来提。请几位嘉宾上台，李科长、余经理、陈经理、周博士，还有何博士，请。

提问:

你好，李科长，我想问一下你关于非金属材料方面的应用，北汽最近这些年也做了这些研究，我听说你们也搞了塑料尾门这方面的项目，我想请问一下，什么原因影响到塑料的成本会比钢的高很多？

李科长：

我认为有几方面，第一个方面是原材料，塑料粒子比钢材要高，就是第二个就是加工的工艺的，现在的成熟度，因为钢材主要是直接冲压的，现在已经用了很多年来批量生产，成熟度比较高，产量也比较大。塑料方面，塑料尾门对汽车来说目前还是一个新生事物，现在无论从前期的仿真、前期的设计、前期的验证等等这些都需要投入很多，所以在综合下来会造成成本会高一点。

提问：

钢尾门的工艺一般需要大型的冲压机3到4台，对注塑而言，可能一台就够了。从固定成本投资来看，钢的要多一些，对新厂而言。

李科长：

对，我认为塑料尾门是后期的发展趋势，假如它的大量生产的话，也许成本能降下来。我们期待塑料尾门的成本假如能和现在钢材的成本持平或者能高一点，在我们可接受范围之内，那么塑料尾门就会大批的应用，就比较好推广了。

提问2：

大家好，刚才听了几位演讲，我特别感兴趣新材料、新技术，刚才于经理描述的他们的自然纤维，在我看来至少是一个很新的技术，所以我这个问题想问一下于经理，包括在座的李科长，您两位对于这个技术的看法。对于经理这边，我主要想了解这个技术是什么时候出现的？然后从整个行业来看的话到目前为止好像还没有大规模的铺开？从整个全球的市场来看，您对它的现状是怎么评价的以及未来的一个预期是什么？

第二个就是我想问一下李科长，整车厂对于新材料的观点是怎么样的？它的优势在什么地方？它的局限是在什么地方？未来您对这个行业怎么看的？谢谢！

于经理：

谢谢您的提问。首先非常提出这个问题。这个材料应用已经有20多年历史，之前一直控制在德国公司，在欧洲，尤其是在德国，您可以从我的PPT介绍当中，发现我们基本上客户就是在BBA加上大众。甚至其他的客户应用都非常小。一是我们的创始人对自己企业的定位，他给自己的定位就是一家专业的原材料供应商，一家德国的中小型企业，我们宁波华翔的资本团队就发现了这么一个机会，经过了深入的接洽商谈，在2015年时候，跟德国做了一个资本运作，最后我们把这个材料带入到了中国。为什么今天才到中国来？一是由于它的创始人自己的意愿。二是由于中国市场没有意识到内饰件天然纤维应用的潜力，所以说许多企业没有关注到这一点。

提问2：

未来5到10年您对这个行业的看法是怎么样的？ 

于经理：

我个人来说，前五年我做的是高性能复合材料，跟康德何总是同行，在我接触自然纤维之后，我个人是深深扎根在这个产品上，希望把这个产品耕耘开来。把我们的好产品、好技术带给更多的客户，让大家认识到有这么一个产品的存在，天然纤维不光是麻纤维，其实它更好的一个产品叫木纤维，这是我个人的一个观点，谢谢！

李科长：

回答你第二个问题。作为主机厂来说。我说实话。天然纤维以前咱们接触到的最多的还是麻纤维，现在推广也不是特别好，麻纤维的缺点很突出，麻纤维现在就是我们车上用的也不是特别多，但是目前我根据咱们宁波华翔的介绍，木纤维应该是比较好的，他刚才已经介绍从环保性能、吸水性、变形，已经解决了这个问题。如果能在成本和我们相当或者能降一点的话，加之其轻量化的性能又比较突出，所以这几个性能综合在一起，我认为有可能是最后期的发展的趋势，毕竟现在低碳环保是汽车行业主流的趋势。

提问3：

各位老师好，我有几个非常让我担心的问题，第一个问题李老师刚才PPT上也表示出来了，好像很多内饰件，包括刚才你提到的进气歧管都在用pp代替改性尼龙，改性尼龙主要的特点是用在发动机周边和冷却系统周边，这种工况比较差一些地方，所以我在想未来是不是改性尼龙会缩在这个圈子里面，这是第一个问题。第二个问题关于新能源，如果未来是纯电动的话，那么改性尼龙在这块领域上的用量是不是会非常的小。第三个问题是在传统的汽车发动机周边和冷却系统，改性尼龙的地位会不会受到挑战？会不会有一种新的材料出现去威胁改性尼龙的地位

李科长：

第一个问题我来回答你，尼龙材料确实我们现在有很多件，但是现在尤其是自主品牌汽车行业成本压力比较大。第二个就是咱们现在的产品。从低价产品消费群体、低质车已经慢慢的向要求品质的过渡期转变，人的消费水平也在提高，要求的车子品质也在提高，可以说PEA就是尼龙类的不会完全被取代。

高端车型或者中上等的车型最终还是用尼龙。为什么呢？因为尼龙的优点是相对比较明显的。强度、耐热原先是它最明显的一个特征，现在pp长玻纤是尽量靠近它，并没有超越它。

提问4：

我想请教一下周博士，他刚才有讲到铝材料在车的轻量化应用，那么现在铝材料的应用越来越多，对后续的组装要求也会有一些改变或者不同。我想问一下跟传统的相比，铝材料用进去之后要做哪些改变，包括密封胶这一块。

周博士：

我主要做的铝合金是结构件这一块，我所了解现在一般结构件用的话，只要做到氧化处理都可以了，能够达到这个辐射要求，现在有的涉及到外观，有可能会涉及到组装，因为像之前做的保险杠这一块，如果表面不做处理的话，会影响整车的美观，因为铝合金它毕竟抗腐蚀性还是比较好，一般研究脱模就可以满足了，有时候为了美观一点的话，就是里面保险杠碰撞横梁做一些涂装处理，其他密封的话，我做的比较少，就是说我现在主要关注着结构件这一块的东西。

提问5：

我补充一个问题，车身结构那一块就目前来讲，在做的过程当中，目前的技术是不需要涂装，但是未来发展的话，是不是会一个整车进行涂装，有没有这个趋势？

周博士：

主要还是看用的位置，如果腐蚀要求比较高一点可能会用到涂装，一般没有太大影响的话，就不会。毕竟还是考虑成本这一块，但是我看到宝马i3也是做了一些涂装处理，每个车厂的要求不一样，有的可能要求高会做一些处理，有的如果说从成本考虑，它有对腐蚀性的没有太大影响的话，就不会做处理，这个是跟主机厂的观念有关。

主持人：

我们先讨论一个问题。什么是我们材料创新的推手？现在为什么汽车行业会有材料创新的需求，哪位能跟我们回答一下，就你们的理解。

回答：节能环保。

主持人：

对了，那么我们今天的研讨就是从节能这个方面去看新材料的发展，以及环保的对新材料的要求。比方说于经理这边就是环保的要求，因为我们对环境保护整个全生命周期，汽车的全生命周期有一个需求，所以它就会有一些对生物材料的发生，那么从节能角度说，我们就会有轻量化材料，比方说碳纤维材料有这个来发生，这是第一点。

那么第二个问题是说材料应用趋势说复合材料，复合材料现在都变成塑料复合材料，就把复合材料概念好像已经把它抽象化了，还有合金材料，比方说铝合金、镁铝合金以及高强钢这些的应用，它到底是个什么样的发展趋势？然后我们说在各种材料在整车上的应用，将来是个什么样的比例，我们把这个考虑一下，如果能回答的几位嘉宾那告诉我们，我先跟周博士提一个问题，就是你们中汽研在中国也算是领先的企业。对于新材料创新，你们的引领和担当的作用大概是哪几个方面？我们主机厂可以找你们去帮助来解决问题。我要是在哪几个方面起到了引领汽车新材料创新的这方面的发展，这个能不能给我们简单介绍一下？

周博士：

现在我们主要做的是两个方面，一个是我们的高强度钢，应该叫超高强度钢。我们现在有两个国家项目在做，还有一个就是铝合金板材，型材应用的话一般没有太大的问题，主要是价格这一块的接受。板材的话主要是它的板材应用，因为它是冲压成形比较多，所以冲压成型的一些问题的话，我们也是在考虑解决就是这两块。

主持人：

谢谢，何博士我请教一个问题，我一直在想传统车怎么样来应用，实际上是要正确的材料用在正确的地方。碳纤维这个材料很贵吗？对于我们传统车来说，这个成本压力很大，那么怎么样把碳纤维材料用到正确的地方，我觉得宝马七刚才你说到有一个很好的案例，就是宝马七实际上碳纤维只用了3%。我想问问何博士如果我把这个碳纤维材料也像宝马七系一样用到这些局部的加强的地方，用混合材料就是传统的、普通钢、高强钢，然后再通过一些碳纤维的结合这样来做的话，技术上有什么难度？你们能帮我们解决吗？因为这样的话成本相对低一些，而且我是真准备做，但是我不知道现在你们如果跟欧洲结合能不能解决这个问题？

何博士：

我来回答一下曹院长的问题，因为我们之前确实跟客户的过程中也有这样存在这样的同样的问题，就是大家看到宝马七系的一种应用以后，对于传统汽车去用碳纤维给了一个很好的方向，那么就是说考虑到它的成本，在传统汽车确实要把它用在用它的性能，因为它是量比较高，用它的性能要物有所值。作为增强件的话，现在目前来说宝马七系里面，那么在整个过程中的话，其实有几个问题是要去考虑的，从技术的解决程度上来说可以解决的。因为我们目前的供应商基本也是宝马那些供应商。

但是以后要逐步的国产替代，里面的技术难点，包括比如说他用的什么胶，特别是它设计过程中的一种，怎么考虑它的整个设计，各种的这种防热变的设计，如果你要过电影的防热的设计，浇模有一些工艺细节在里面，然后我们现在跟人家讨论过程中确实也是这样，把这个碳纤维作为一个增强的局部，在传统汽车上面做一个增强件使用，不管你是通道增强的还是B就有更强的还是你C增强的还是你的，还是或者说你做符合的这种中顶的横梁或者是一些后座模块，再从总的来说，从技术上来说应该是可以实现的，所以说现在我们这些供应商都是国外的，我们怎么来实行国产化替代，这是我们一个问题。

主持人：

我没太懂你的意思，我指的是设计这个问题能不能解决设计难度。供应商替代不是问题。

何博士：

从设计上就是说那要进行很多这样开发了，因为你整个车身仿真模拟、材料数据库、测试验证了这个必须全部都要从头开始做，并且很早就开始做很多基础性的测试，材料的验证，你的浇各种符合的验证这种模型优化，然后怎么分配你的质量的分布？怎么去起到？因为你复合材料应该是减重。第二次要分散它的载荷，因为它钢度比较高，在同等的质量情况下它分散性更好，他的整个钢度，所以说这个需要我们这样开发，并且这个也需要确实做整车开发的，从一开始的时候做整车方案的时候，就要跟在一块来评估。一个不同的预评估方案，包括工艺可实现程度、仿真去考虑整个重量分布，包材的分布，确实这需要很多配合，设计上我们现在目前也是跟客户也是这种合作模式。

主持人：

所以依托德国的设计中心能够解决这个问题，我可以对好好看，其他还有什么问题，刚才那边有一些问题。

提问7：

你好，我想请教一下在座的各位专家，尤其周博士，还有康德的何总，主要是两个方面的问题，一个就是在高强钢的开发和应用上面，还有新的美铝合金以及复合材料，想请教一下周博士，在高强钢和以及镁铝合金的应用上面，具体的应用的一些优势是什么？那么在开发过程、应用过程当中所遇到的问题，其他解决的这种方法主要是这种思路方面的一种过程，是个什么样子的？

另外就是还想请教一下何鹏博士这边碳纤维的应用上面除了我们大家了解的这种钢度和比模量可能比强度比较高以外，其他方面还有什么样的优势？那么将来从整个车身应用上面，具体哪些部位是比较适合用碳纤维复合材料？另外我们说五年或者是十年之内，它的在整车上的应用的占比就回到我们现在第二这个问题上面。它的这种占比的一个范围大概是个什么样子？

周博士：

我先来回答吧。关于高强钢这一块的话，它主要是因为它强度高，在我们车身一块设计一块有一个叫环状结构的一个设计，也就是说在我们碰撞的时候，保证我们乘员仓内的人员安全，这样一个设计这个理念的话，就高强钢就会把运用到一些在环状结构上关键部位应用的比较多，像咱们热成型钢1500多万左右是现在的不管是自主品牌还是合资品牌，它们应用量越来越多。

但是各个主机厂的考虑，他有些还是来用这些用铝合金这一块，就是型材这一块，这是新能角度来考虑，也是安全一个角度考虑，还有一个就是铝合金板材应用，板材应用的话是尤其在发动机罩盖欧洲那边的话，应用比例是比较高的。因为欧洲那边用开普的话考虑行人保护、头部的保护，在碰撞的时候如果头你撞到发动机罩上面，铝合金头部保护的效果是比较好的，从这个角度化欧洲那边再铝合金板材的应用比例是比较高，随着我们国家2018版的话，也会把行人保护这一块考虑进去，所以说后续铝合金板材应用的空间还是比较大的，这是从高强钢铝合金型材、铝合金板材里这几个角度，它的应用角度考虑回答这个问题，谢谢！

何博士：

回答您关于碳纤维的问题，就是它认为除了它的力学性能以外。这是它本身的材料的性能以外，它来做部件的话，有几个另外的方面设计上的考虑。就是它可以更多的去功能集成，我可以把我们一个子系统或者是多的模块化集成，这样的话它部件数可以减少，设计自由度可能会大一些，这样就是说他同时也有这样的一个优点。当然从性能上来说它有一些防腐，包括一些其他的一些内环境的一些因素，这也是我们有的用到一些特殊地方可以进来综合考虑的。这两个话是要从设计上面，一个是从它本身材料，在其他方面一些影响，当然可能还有其他的因素，如果你说把它用在汽车上，有些地方可以用。刚刚我跟刚才已经讨论过，在最好是把它用在一些需要它的像钢度或者它的一些局部强度的地方，因为做碰撞来说的话，它直接碰撞，因为碳纤维的性能形式跟金属不一样，金属塑性变形。

但是它的塑性变形范围之内这样的话不会导致，比如说刚刚讲的你车身的整个闭合空间的一个问题，用碳纤维你直接去进行碰撞，它的性能形式破碎，所以它必须在这些关键原件也必须要跟技术符合，不然的话它整个破坏行为跟金属不一样，它比较脆。所以适合比较用包括一些修它结构刚度的地方，或者局部强度的地方，不允许它发生破坏，这些地方比较适合用碳纤维，原则上所以用来一些结构，所以现在目前的话我们也是这样，就是说你在车身上面也是主要用在这些领域，当然以前有一些应用，比如说四门两盖，因为我们现在传统汽车，它的整个生产线已经固化了，它不可能说再车身上再加上去做很大改变，而做四门两盖，不影响它的装配和不影响它的整个市场有限，但是现在发开新开发的车包括铝车身的话也是做一些加强的元素，这样符合我们多材料混合这样的一个比例的话，我估计曹院长更加有发言权。关于整车的不同材料的比例，这个我是觉得它不同的车型不同的定位，它的材料比例肯定不一样是吧。

对于你高端车、低端车比例不一样，只说现在国内的一个普遍开始在车身上，整车我没有太多发言权，但车身上的话像新能源汽车，现在用材料，现在大家都走的路线基本上都是先走铝车身为主，那么全铝的或者增加一些碳纤维适当的要看每个公司能承受能力，最起码预研有若。能不能量产那看后面情况，但是我们现在有案例是要走量产的，我们做量产准备。这个话关于它的整个比例，整个车身上用铝的话碳纤维的话，它可能绝对不会超过宝马七系这个比例，因为他已经是代表最高水平和最高的一个价格承受力了。

对于国内的车场的话，我估计可能一个模块几个，大概差不多，真详见这样的一个比不过它也是很可观，因为如果你量大的话，你几个件的话，其实他绝对数量其实不一定I3少，所以我们要更好地看待这个问题，不是说都希望用碳纤维，而是说可以用上去，就这样。

主持人：

碳纤维还有一个优点，就是涂装goodbye，没涂装了，没有防腐的涂装了，成本会大幅度降低。

提问8：

各位老师好，我们也做的是复合材料轻量化。我有两个问题，第一个首先是对之前同事的问题的一个补充，因为我从做碳纤维的了解来讲，碳纤维来替换传统的金属材料是有一个过程的。我理解的是从简单的外饰件到二级结构件就是所谓的非结构件，然后最终是到这个结构点。但是从现在传统汽车厂包括新能源汽车厂他们的角度来讲，这个减重效果最强的肯定是是结构件，比如说刚才说的副车架还有传动轴出来的还有龙骨。我想问的问题就是以我们现在国内的做碳纤维的技术来讲，我们现在到了哪个阶段？因为我了解就是碳钎维的原料的一个品质，包括树脂的品质，包括加工工艺，包括设计，我们现在有没有能力去像宝马那样直接去做主结构件？

第二个问题就是刚才曹院长也提到了像i8，这个是以金属传统金属为主角，然后碳纤维做增强这么一个角色，然后其实也跟上一个问题是一样的。我们现在的能力是延续路线，还是说碳纤维就已经可以作为这种成立结构来做了，通过结构的优化上或设计的优化上，我认为可以有这个能力去做主结构件了。

何博士：

第一个问题就是你刚才讲的应用从外饰件开始，那是因为对于传统汽车来说，它的整个生产线已经规划好了，在之前的一些车型，用外饰件比较好的去进行验证，包括一些测试，总不能在生产线上去改碳纤维整个相关一些东西，原则上因为不同的车型，考虑到大规模的应用，不止是做改装或者是做几个高端一个展示的话，它的成本考虑很重要，所以你只有去考虑利用它的整个真正的优势，在它性能上面，你只能考虑用的话性能的话，才能把它的价格的一些因素考虑进去。

如果你只做外饰，说实话你量产的话，你现在目前虽然我们也有社会是ATM这技术，但是对于外件的话，你的整个处理成本、整个的处理难度包括他的整个你像这么高大批量的这种处理稳定性质量的合格率，其实是很高的要求，在国内现在目前确实包括全世界范围内，也没有说特别好的稳定的案例，因为也没有量产案例。技术是有收费是ATM，但是材料方面我们也在做逐步的验证，因为它的材料防老化、防紫外线包括长期的剥离

所以我觉得还是得从结构件上面从增强件那边来利用它的性能来平衡它的一些成本，这是主要的还是主要的一个方向，并且我们现在也确实的所有供应商把我们设备供应商、包括工装模具供应商材料供应商帮忙的合作伙伴都是宝马的直接供应商或者合作伙伴，说并且在从不光是我们把产品能够做出来，就是说研发出来，而是说我们能够达到宝马的一个这样的一个生产的质量的这种稳定性和质量的要求，因为对于研发对于工业化生产确实它还有很长的路，所以我们才跟我们的合作伙伴最大的供应商宝马的碳纤维的来，把我们后面的工业化的路走完，就是你的质量把控你的质量的问题运行你的爬坡速度对吧，然后一直到你的我和你的摊销部件生产到98%、99%点几的合格率，成品率，所以这样的话我们才能去做。我们目前的话也是这样的，一个道路一条路，然后，所以现在我们也是刚刚讲的，是跟这些伙伴合作来共同来保证这个，所以我们应该是有能力来实现。

主持人：

那么刚才说到了这个新能源的发展创新是必然，材料创新是必然的趋势，是根据这个来的，是因为有节能和环保，所以就有材料创新，因为这个才有材料创新，所以这个是我们的一个推手，那么为什么做材料创新？是因为逼出来的，是因为环保、节能、油耗，2020年到5.0升以及节能惠民这些政策的驱使，这就有了我们的机会，就是我们复合材料、创新材料放心以后应用到我们的汽车里面去，那么这就是轻量化的一些优点，就不说了，前面的已经说过了，那么两个趋势，典型的代表着发展的趋势，一个就是宝马的趋势比这个碳纤维，也就是我们何博士他们走的这条路是以为主的一个趋势。

那么轻量化有一个最重要的，就是减重18%，能降低油耗10%，这是德国的标准，中国的就是说减重一百公斤，油耗降低6%到4%到6%，这个都是经过证明的。所以这个是轻量化是一定要走的，就会有一些材料的机会，这个是整个汽车重量演变的一个情况，其实在21世纪以前是增重的，然后到现在开始减重，是因为刚才说的排放和这个方面的要求，那么两个典型的代表，一个是铝合金，一个是铝合金车身。铝合金典型代表就是特斯拉，还有很多。刚才前面强调了还有一个比较成功的就是福特150增加了一千块钱，减了318公斤的全铝的，还是卖得很好。

增加了实际上是1500块每斤的成本，但是仍然卖很好，因为你知道他这是皮卡在重用的，在美国的量很大。柳博士，我问一下你在美国来皮卡150卖到了一年多少产量了？现在销量。大概150万辆差不多，所以还是一个成功的案例。还有就是以宝马I3、I8为代表的全碳铅的车身，刚才我说过有这个就不用涂防腐了，没有防腐这个问题了，但是为什么要用符合的？为什么要用塑料件覆盖呢？因为它涂装有问题，所以他用了塑料件，所以回答你刚才那个问题。再补充一句，一个是刚才跟量有关，还有一个跟结构有关，如果是框架型结构，比方说小蚂蚁，他就外面要那叫覆盖件吗？覆盖装饰件它就要用，但是如果按传统车身它有承载的作用的话，它就不能，它就不需要用覆盖件了。

那么碳纤维的。为什么后来用了大量的塑料覆盖件？因为他一个外观质量达不到要求，它也要用大量的塑料材料，是这样来的OK。宝马I8是个典型的例子，宝马i8用了更多的塑料件，包括门哪这些地方，然后铝合金的下车体,宝马I8用了，这个就是宝马I8的一些,I3用了49%吗，I8用了61%,碳纤维材料网上都有，那么今天其实我现在要总结刚才你那个问题是讲这个事，就是讲为什么宝马七系是我们现在的一个发展方向?是因为他走了一条路，叫做正确的材料用在正确的地方。

宝马七系得了大奖，是历史最高分，得了大奖是历史最高分，我们看一看他的材料，PHS就是热成型钢15%，这都是传统的，都是传统的。回答你的问题就是你看这个就是宝马七系用在碳纤维的一些地方，大家看到刚才红的那些地方就是局部增强用的，因为这样能够最大限度地发挥这个材料，它的强度和刚度，尤其是它的刚度，所以为什么宝马7得奖?因为它量大，它要考虑成本。这个就考虑他用了一个综合的材料，所以这就是他用到碳纤维的一些地方，这个就是结论，这就是今天的结论。将来5到10年以后发展的趋势就是这么个趋势，殊途同归多种材料的混合设计，没有一种叫白车身或者叫碳纤维车身或者叫铝车身或者叫钢车身，没有了。以后一定是混合材料的终结，一定是把合适的材料用到它最合适的地方来综合平衡成本、性能等等。

这就是我们最后，也是今天想讲的一个结论性的议题，我相信将来就是往这方面发展。前年我去到德国，正好他们就在2015年就发表了德国轻量化盘点的一本书，我们去了以后就学习，他轻量化跟工业4.0联合起来。它对材料的比例做了一个预测，以后是多种材料的复合应用，会看到所有的材料都在普通钢，高强钢、聚合物、复合材料、铝合金、镁合金以及其他材料大概都在不到20%的比例上，这就印证了将来。因为现在宝马七还是用传统钢是因为成本问题。但是20年以后的发展德国做出这样一个趋势是有一定道理的。这就是将来趋势的参考，今天我们的讨论会就到这里，希望大家满意，谢谢。

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