高性能纖維與汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究（節(jié)選）

高性能纖維與汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新

發(fā)展戰(zhàn)略研究（節(jié)選）蔣士成王玉萍靳高嶺呂佳濱一、高性能纖維與輕量化技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀（一）高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀材料是社會(huì)進(jìn)步的基礎(chǔ)，輕質(zhì)高強(qiáng)是材料發(fā)展的永恒主題。在人類社會(huì)歷史進(jìn)程中，材料的比強(qiáng)度不斷提高，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是至今比強(qiáng)度最高又能在工程上應(yīng)用的先進(jìn)材料，其中高性能纖維是關(guān)鍵。高性能纖維有很多品種，包括碳纖維、有機(jī)高性能纖維與無機(jī)高性能纖維。主要高性能纖維有碳纖維、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維、聚苯硫醚、玄武巖纖維、聚芳酯纖維等。2014年全球高性能纖維產(chǎn)量約33萬噸，其中碳纖維12.3萬噸。我國高性能纖維產(chǎn)量12.8萬噸，占全球三分之一，其中碳纖維1.5萬噸。碳纖維復(fù)合材料是其中最重要的戰(zhàn)略材料，具有優(yōu)異的綜合性能，碳纖維被國際上稱為“第三代材料”，隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高，碳纖維價(jià)格逐步下降，應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，其中，產(chǎn)業(yè)用途是其主要牽引力，特別是民用航空和汽車用碳纖維需求快速增長，預(yù)計(jì)在2018年后出現(xiàn)需求的井噴式的大幅度增長。美日歐主要碳纖維廠家已開始紛紛擴(kuò)大產(chǎn)能，形成了新一輪的投資和并購熱潮。近年來，隨著航空航天、汽車、風(fēng)力發(fā)電、高鐵、機(jī)器人、海洋開發(fā)、石油鉆探、超高壓電網(wǎng)等的迅猛發(fā)展，我國對(duì)碳纖維復(fù)合材料的需求呈爆發(fā)式增長，國內(nèi)碳纖維供應(yīng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，應(yīng)加快突破碳纖維生產(chǎn)核心技術(shù)，推動(dòng)在相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，掌握碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)權(quán)。PAN基碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包括上游的PAN原絲生產(chǎn)、氧化碳化、中游的織物、預(yù)浸料及其復(fù)合材料生產(chǎn)，以及下游的碳纖維制品開發(fā)。從聚丙烯腈到碳纖維復(fù)合材料，產(chǎn)品價(jià)值逐步提升。從產(chǎn)業(yè)鏈來看，碳纖維較少直接使用，通常用于制作增強(qiáng)型復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)材料包括碳纖維增強(qiáng)陶瓷基、金屬基、樹脂基等復(fù)合材料及C/C復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子產(chǎn)品和運(yùn)動(dòng)器材領(lǐng)域。而對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值分析，可以發(fā)現(xiàn)，下游產(chǎn)品附加價(jià)值逐步提升。近兩年，新能源汽車發(fā)展快速提高，但是續(xù)航里程一直是制約新能源汽車發(fā)展的瓶頸問題，相比于提高電池容量，汽車輕量化是減輕能耗的必然趨勢(shì)，相比鋼鐵、鋁合金等傳統(tǒng)材料，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）憑借優(yōu)異的性能優(yōu)勢(shì)成為汽車輕量化最佳選擇（表1）。表1碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車零部件輕量化明顯單位：公斤零件名稱鋼CFRP質(zhì)量減輕車身20994115車架1289434前端441331發(fā)動(dòng)機(jī)罩22814罩蓋19613保險(xiǎn)杠562036車輪422319車門712843其他311615共計(jì)622302320資料來源：產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，國海證券研究所新能源汽車爆發(fā)式增長，碳纖維應(yīng)用前景廣闊。我國政府十三五規(guī)劃到2020年新能源汽車達(dá)到500萬輛。根據(jù)不同車型所需的碳纖維使用量和滲透率來測(cè)算，根據(jù)《2014年工業(yè)和信息化藍(lán)皮書-碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策》預(yù)測(cè)，2020年我國新能源汽車需求碳纖維量有望超過萬噸。國產(chǎn)大飛機(jī)商業(yè)化加速碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近幾年隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，航空運(yùn)輸需求旺盛，中央和地方政府不斷加大對(duì)民用機(jī)場(chǎng)建設(shè)的投入，民用機(jī)場(chǎng)建設(shè)掀起新一輪發(fā)展高潮。另外據(jù)波音公司披露，到2020年中國需要1764架商用飛機(jī)，是美國本土以外最大的市場(chǎng)。以C919為代表的國產(chǎn)大型客機(jī)商業(yè)化，為碳纖維在航空航天應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展提供巨大的發(fā)展機(jī)遇，預(yù)計(jì)航天航空領(lǐng)域碳纖維的需求量將達(dá)到22800噸。1．碳纖維產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)展（1）PAN基碳纖維的技術(shù)進(jìn)展美國和日本是兩個(gè)碳纖維技術(shù)前沿國家。2014年，日本東麗公司又成功開發(fā)出兼?zhèn)涓吣：透邚?qiáng)優(yōu)勢(shì)的ToraycaT1100G碳纖維及其預(yù)浸料?？傮w來說，近年來碳纖維技術(shù)有很大發(fā)展，主要發(fā)展趨勢(shì)：=1\*GB3①、加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，產(chǎn)品高性能化；=2\*GB3②、生產(chǎn)低成本化；=3\*GB3③、生產(chǎn)規(guī)?；?；=4\*GB3④、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料廢料資源化；=5\*GB3⑤、原料新型化。（2）碳纖維復(fù)合材料工藝及技術(shù)進(jìn)展碳纖維預(yù)浸料在應(yīng)用于下游工業(yè)和航空航天領(lǐng)域時(shí)，要通過各種技術(shù)進(jìn)行成型，形成各種復(fù)合材料。當(dāng)前國際上的成型技術(shù)主要包括樹脂灌注成型、RTM成型、擠拉成型、高速纏繞（FW）成型、SMC/BMC成型等技術(shù)。國際上，寶馬i3使用的碳纖維復(fù)合材料采用樹脂傳遞模塑（RTM）工藝，在預(yù)成型的碳纖維布中高壓注入樹脂，快速成型。日本三菱麗陽與ENKEI公司（車輪生產(chǎn)廠家）共同開發(fā)出碳纖維復(fù)合材料與鋁合金相黏接的復(fù)合成型技術(shù)。日本碳纖維復(fù)合材料企業(yè)UCHIPA公司與蘭博基尼公司在名古屋大學(xué)設(shè)立研究所，批量生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料汽車部件和無人直升機(jī)葉片。2．其他主要車用高性能纖維（1）芳綸纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀芳綸纖維具有優(yōu)異的力學(xué)性能和穩(wěn)定的化學(xué)性能，全稱為“芳香族聚酰胺纖維”，芳綸纖維的品種主要有芳綸1313（間位芳綸）、芳綸1414（對(duì)位芳綸，也稱芳綸Ⅱ），芳綸Ⅲ（對(duì)位雜環(huán)芳綸）芳綸1313是開發(fā)最早、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣，也是最有發(fā)展前途的有機(jī)耐高溫纖維，到目前為止，全球年生產(chǎn)能力已達(dá)3.1萬噸左右；芳綸1414具有高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)，素有高分子材料中的“百變金剛”之譽(yù)，是當(dāng)今世界高性能纖維材料的代表；芳綸III具有更優(yōu)異的綜合性能，已用于國家戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)武器上，目前僅中國和俄羅斯能批量穩(wěn)定生產(chǎn)，但產(chǎn)量較小，約為3000～4000噸/年。全球芳綸纖維產(chǎn)能已超過8萬噸/年，需求量超過10萬噸/年。目前只有美、日、俄和中國等少數(shù)國家實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。對(duì)位芳綸主流生產(chǎn)商杜邦和帝人為了搶占市場(chǎng)，都在不斷擴(kuò)產(chǎn)。我國從上世紀(jì)70年代起即開展了PPTA（聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯胺）纖維的基礎(chǔ)性研究和國產(chǎn)化研究。2011年才逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，目前全國有5家企業(yè)進(jìn)行對(duì)位芳綸生產(chǎn)，全國產(chǎn)能4.5萬噸。芳綸1313的主要供應(yīng)商依次為美國杜邦、煙臺(tái)泰和新材、日本帝人。芳綸1313主要用于制防輻射衣料、航天衣料，也用于制耐高溫衣料、蜂窩制件、高溫線管、飛機(jī)油箱、防火墻、反滲透膜或中空纖維等。芳綸Ⅲ最早由俄羅斯于上世紀(jì)70年代開發(fā)成功并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。最早開發(fā)的品種為SVM，屬于二元雜環(huán)芳綸，后又開發(fā)成功三元雜環(huán)芳綸Armos。鑒于芳綸Ⅲ纖維的綜合性能優(yōu)異，國內(nèi)于上世紀(jì)九十年代也開始研發(fā)，經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)和工程化開發(fā)，中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計(jì)院有限公司于2006年率先開發(fā)成功STARAMIDF-3纖維，性能達(dá)到俄羅斯Rusa產(chǎn)品水平。國產(chǎn)芳綸III的研發(fā)成功，使我國成為除俄羅斯以外第二個(gè)擁有該技術(shù)的國家，但是與國外相比，產(chǎn)能較低。當(dāng)前國際上對(duì)位芳綸的發(fā)展特點(diǎn)是以技術(shù)先進(jìn)性推進(jìn)應(yīng)用產(chǎn)品升級(jí)換代。為此，各公司競(jìng)相開發(fā)對(duì)位芳綸新產(chǎn)品。杜邦公司開發(fā)了一系列的對(duì)位芳綸新品種。如超高強(qiáng)型Kevlar129，超高模量型Kevlar149，中等模量型Kevlar68、高黏結(jié)型Kevlar-Ha、抗疲勞型Kevlar等；相對(duì)于國外纖維的產(chǎn)品來說，國內(nèi)纖（2）連續(xù)玄武巖纖維連續(xù)玄武巖纖維是以火山巖為原料經(jīng)1450～1500℃高溫熔融后快速拉制而成的連續(xù)纖維，其外觀為金褐色，屬于非金屬的無機(jī)纖維。它具有耐高溫、耐燒蝕、抗氧化、抗輻射、絕熱隔音、過濾性好、抗壓縮強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度高、耐候性好，適應(yīng)于各種環(huán)境下使用等優(yōu)異性能，且性價(jià)比高。作為軍民兩用的新材料，它是關(guān)乎國家安全戰(zhàn)略和國民經(jīng)濟(jì)相關(guān)領(lǐng)域升級(jí)換代的重要基礎(chǔ)材料之一，也是汽車輕量化制造中新型的增強(qiáng)材料，是我國具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的新型高技術(shù)纖維。（二）汽車輕量化碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀1．汽車輕量化碳纖維復(fù)合材料研究和應(yīng)用現(xiàn)狀高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是輕量化最有效的工程途徑，可以在汽車制造中部分代替金屬材料，國內(nèi)外發(fā)展迅猛，德國寶馬公司率先在i3、i8電動(dòng)車、7系、5系等量產(chǎn)車中大量使用碳纖維復(fù)合材料，輕量化效果明顯；幾乎所有的汽車企業(yè)都制定了碳纖維輕量化發(fā)展計(jì)劃，并與碳纖維企業(yè)建立聯(lián)盟，帶動(dòng)了汽車輕量化。碳纖維作為汽車輕量化結(jié)構(gòu)材料替代金屬材料，其力學(xué)性能完全可以滿足要求，關(guān)鍵是批量生產(chǎn)技術(shù)和成本。2012年開始，日本率先突破碳纖維汽車零部件大批量生產(chǎn)的技術(shù)集成，東麗公司與德國奔馳和美國通用汽車，建立年產(chǎn)萬件以上的碳纖維汽車零部件生產(chǎn)線，這是劃時(shí)代的突破。到2015年，汽車復(fù)合材料的用量達(dá)到200萬噸，增長主要來源于汽車產(chǎn)業(yè)的自然增長（年產(chǎn)量增加6%）和已經(jīng)采用了復(fù)合材料的汽車部件的市場(chǎng)份額的增加。汽車復(fù)合材料的發(fā)展，結(jié)合了化工、機(jī)械制造以及汽車復(fù)合材料設(shè)計(jì)，從經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)來看，最新突破應(yīng)該源于德國。德國的工業(yè)結(jié)構(gòu)結(jié)合了大多數(shù)的豪華汽車和高端車，另外朗盛、巴斯夫等世界頂級(jí)化工企業(yè)以及精密的機(jī)械制造廠家，例如迪芬巴赫公司和克勞斯瑪菲等。隨著碳排放法規(guī)的不斷臨近，復(fù)合材料在汽車行業(yè)的突破會(huì)在2016年以后，歐洲汽車行業(yè)也會(huì)是先進(jìn)材料的倡導(dǎo)者和先行者。2．國內(nèi)外碳纖維汽車輕量化復(fù)合材料進(jìn)展碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用在汽車中的比例顯著提升。2010~2017年，年均增長率將達(dá)到31.5%。預(yù)計(jì)2017年，全球汽車碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料需求量將增長至7885t。2013年碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在交通工具領(lǐng)域產(chǎn)值達(dá)22億美元，其中汽車領(lǐng)域10.1億元，占總產(chǎn)值46%，卡車領(lǐng)域占18%，摩托車占15%，客運(yùn)火車占13%。2020年汽車市場(chǎng)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料產(chǎn)值將達(dá)到60億美元。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車車體及零部件中的應(yīng)用已成為當(dāng)下一大市場(chǎng)研發(fā)熱點(diǎn)，包括車身和零部件。盡管在汽車行業(yè)中大規(guī)模使用碳纖維還有很多尚未完全解決的技術(shù)難題，但是國外碳纖維及其復(fù)合材料生產(chǎn)商及合作科研單位對(duì)未來碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用充滿信心，加強(qiáng)對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中間材料、成型工藝、后道制品的研發(fā)，逐步打通汽車結(jié)構(gòu)件從原料到加工的生產(chǎn)技術(shù)障礙。國外各大碳纖維及其復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)近幾年積極在全球進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃與戰(zhàn)略布局，整合產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制品在全球汽車領(lǐng)域中的普及應(yīng)用。德國寶馬公司率先全面開啟碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用模式。作為應(yīng)用高科技材料的先鋒，寶馬集團(tuán)憑借長期在量產(chǎn)車中適當(dāng)使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料積累的經(jīng)驗(yàn)，成為目前唯一掌握在大規(guī)模生產(chǎn)中使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料科技的汽車制造商，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車零部件的應(yīng)用比例如圖1所示。圖1碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車零部件的應(yīng)用比例2008年，宣布把碳纖復(fù)材帶入汽車主流材料，2014年寶馬批量化i3和i8系列純電動(dòng)車BMWMegacityVehicle在全球正式上市，為碳纖維產(chǎn)品在通用汽車領(lǐng)域的商業(yè)化普及應(yīng)用邁出了重要的一步。這款車的市場(chǎng)表現(xiàn)，將在很大程度上決定未來10年碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在通用汽車領(lǐng)域的發(fā)展方向。2015年7月1日，全新第六代BMW7系在丁格芬工廠正式投產(chǎn)。該車型所有創(chuàng)新都貫穿有車輛整體輕量化的概念，即通過不同材料的智能組合實(shí)現(xiàn)最佳的行駛表現(xiàn)和最輕的重量。寶馬公司或?qū)⒃谖磥硪坏絻赡陜?nèi)為旗下車型配備大量的碳纖維部件特別是碳纖維輪轂，這將大幅度降低汽車的重量。日本東麗、豐田和東京大學(xué)等已經(jīng)在聯(lián)手開發(fā)全面采用重量輕、強(qiáng)度高的碳纖維汽車，推進(jìn)加工技術(shù)等的研究，預(yù)計(jì)最早到2020年，重量減輕6成、安全性更高的新能源汽車將全面投入實(shí)際應(yīng)用。荷蘭皇家曇卡草坪（TenCate）與日本東麗達(dá)成了長期供應(yīng)協(xié)議；東麗與戴姆勒（Daimler）達(dá)成共同研發(fā)協(xié)議，為梅賽德斯—奔馳研發(fā)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料部件。2015年東京車展上，雅馬哈展出了僅重750kg的全新概念跑車，超輕的車身得益于其iStream國內(nèi)相關(guān)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)的大規(guī)模建設(shè)為解決碳纖維復(fù)合材料汽車件相關(guān)材料的國產(chǎn)化和低成本化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一大批企業(yè)開展碳纖維在汽車輕量化的應(yīng)用研究。中國奧新新能源汽車運(yùn)行公司，于2015年研發(fā)成功首輛碳纖維新能源汽車，并于2016年3月通過所有測(cè)試，拿到中國汽車生產(chǎn)許可證。北京汽車、北京長城華冠、奇瑞汽車、中科院海西研究院泉州裝備制造所、上海汽車、長安汽車等單位都大量碳纖維復(fù)合材料在汽車應(yīng)用的探索研究工作。大眾、奔馳、PSA等多家集團(tuán)公司也都在開發(fā)汽車用碳纖維復(fù)合材料，應(yīng)用于車身、輪轂、座椅、氫氣瓶、前艙蓋、底盤結(jié)構(gòu)件、傳動(dòng)軸等部件。近年來國內(nèi)通過“國際汽車輕量化綠色科技聯(lián)盟”的平臺(tái)開展大量的學(xué)術(shù)交流，一批汽車企業(yè)與復(fù)合材料領(lǐng)域的研究人員，進(jìn)行了深入交流，開展了有效的探索與研發(fā)，取得了較快的進(jìn)展，對(duì)碳纖維在汽車應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵科學(xué)問題的認(rèn)識(shí)不斷深入提高。（三）我國高性能纖維與汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在主要問題1．缺乏碳纖維汽車及其零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫、標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)方法雖然國內(nèi)有一大批汽車企業(yè)對(duì)使用碳纖維積極性很高，但缺乏對(duì)各向異性碳纖維復(fù)合材料汽車及其零部件設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)能力（設(shè)計(jì)方法、標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)測(cè)試方法、人才隊(duì)伍），開發(fā)效率低。2．零部件制造節(jié)拍慢，自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)成本高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料零件總成本中，制造成本占70%～80%，材料成本只約占20%。降低碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料零件成本，重點(diǎn)在降低制造成本，降低制造成本關(guān)鍵是采用先進(jìn)的大批量、高質(zhì)量、低成本的生產(chǎn)工藝和工藝生線。從碳纖維織物或預(yù)浸料到零部件，需要經(jīng)過織物裁剪、鋪層、預(yù)成型體定型、樹脂灌注、模壓固化、脫模、修邊、打孔等流程。為滿足汽車年產(chǎn)萬件的生產(chǎn)節(jié)拍，必須研發(fā)快速成型技術(shù)；通過快速成型，提高生產(chǎn)效率，通過自動(dòng)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，以抽檢代替現(xiàn)有復(fù)合材料全部檢查工序，通過提高生產(chǎn)效率，提高設(shè)備利用率，減少設(shè)備投資，降低生產(chǎn)成本。

3．缺乏上下游合作機(jī)制應(yīng)該加強(qiáng)汽車企業(yè)與碳纖維企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，建立我國低成本車用碳纖維制備應(yīng)用技術(shù)體系與產(chǎn)業(yè)鏈。4．碳纖維價(jià)格高企業(yè)規(guī)模小生產(chǎn)成本高，沒有大絲束低成本碳纖維產(chǎn)品，低成本化新技術(shù)開發(fā)投入小，缺乏產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，造成產(chǎn)業(yè)鏈中間產(chǎn)品成本高。5．碳纖維產(chǎn)業(yè)科技研發(fā)投入不足中國還沒有形成完整的高性能纖維與汽車輕量化工程技術(shù)體系，需要加大科技投入，研發(fā)關(guān)鍵工程技術(shù)，使生產(chǎn)裝備自動(dòng)化，提高產(chǎn)品品質(zhì)，使產(chǎn)品高性能化，低成本化。6．碳纖維生產(chǎn)關(guān)鍵材料和核心設(shè)備依賴進(jìn)口我國在碳纖維用油劑和上漿劑等關(guān)鍵原料方面與以日本東麗公司為代表的國際先進(jìn)水平差距較大，目前我國這些原料開發(fā)仍處于實(shí)驗(yàn)階段，各個(gè)批次之間生產(chǎn)的品質(zhì)不夠穩(wěn)定。但日本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)且品質(zhì)穩(wěn)定。在碳纖維裝置方面，我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了百噸級(jí)中試規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備的自主保障，但自主設(shè)計(jì)的預(yù)氧化、碳化生產(chǎn)線，在運(yùn)行絲束數(shù)、速度等重點(diǎn)指標(biāo)上仍然無法與引進(jìn)的生產(chǎn)線相媲美。7．沒有建立碳纖維汽車維修、回收和循環(huán)利用技術(shù)體系碳纖維汽車維修、碳纖維廢料分離生產(chǎn)回收成工業(yè)等級(jí)質(zhì)量原料的工藝方法，使大量的碳纖維廢料能夠重返生產(chǎn)鏈中，降低制品成本。（四）高性能纖維與汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與技術(shù)路徑1．發(fā)展戰(zhàn)略第一階段（2016到2020年），通過科技攻關(guān)，建立高性能纖維與汽車輕量化技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)鏈體系，形成從原材料到碳纖維汽車及其零部件的國家標(biāo)準(zhǔn)。包括：建立我國輕量化復(fù)合材料汽車設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法體系；建立我國汽車輕量化復(fù)合材料零部件低成本自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)體系；建立我國車用高性能纖產(chǎn)業(yè)鏈及其低成本化技術(shù)體系；建立我國高性能纖維與輕量化科技與人才培養(yǎng)體系。通過建立若干高性能纖維與汽車輕量化示范工程，對(duì)輕量化工程技術(shù)、減重降耗減排、經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證與完善，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推廣。第二階段（2020到2025年），逐步推廣到整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)，爭(zhēng)取使用碳纖維數(shù)萬噸規(guī)模。通過逐步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，結(jié)合研發(fā)碳纖維制造新技術(shù)，進(jìn)一步降低原材料成本，2025年比現(xiàn)在降低50%；通過研發(fā)汽車零部件模塊化設(shè)計(jì)，減少零部件數(shù)量及其裝配成本；研發(fā)快速浸潤、快速固化的高效成型技術(shù)；研發(fā)自動(dòng)化程度高，質(zhì)量重復(fù)性好的自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)，不斷降低零部件制造成本，到2025年復(fù)合材料成型制造成本從現(xiàn)在的70%~80％降低到50％。綜合成本（材料成本+制造成本）雖然比金屬零部件成本高些，但可以少裝電池或油耗排放減少，綜合經(jīng)濟(jì)效益可行。2．技術(shù)路徑圍繞上述發(fā)展戰(zhàn)略，在工程技術(shù)上重點(diǎn)攻克碳纖維汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，碳纖維零部件低成本自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)，關(guān)鍵原材料低成本技術(shù)。（1）建立我國輕量化復(fù)合材料汽車設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)體系目前國內(nèi)外汽車行業(yè)成熟的設(shè)計(jì)方法、材料數(shù)據(jù)、評(píng)價(jià)方法都是基于各向同性的金屬材料，對(duì)各向異性的復(fù)合材料不能適應(yīng)。對(duì)各向異性的復(fù)合材料需要建立設(shè)計(jì)方法及其軟件，需要建立材料數(shù)據(jù)庫，需要建立整車和零部件的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及其評(píng)價(jià)方法。輕量化碳纖維汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)技術(shù)路線包括：建立設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)技術(shù)體系及其公共服務(wù)平臺(tái)。建立復(fù)合材料汽車設(shè)計(jì)方法及其軟件平臺(tái)，材料數(shù)據(jù)庫；建立碳纖維復(fù)合材料汽車及其零部件標(biāo)準(zhǔn)及其檢測(cè)公共服務(wù)平臺(tái)。建立碳纖維在汽車輕量化的應(yīng)用技術(shù)及其推廣應(yīng)用體系。2020年建立若干示范車型，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，修改完善標(biāo)準(zhǔn)；2025年推廣應(yīng)用，爭(zhēng)取車用碳纖維達(dá)到數(shù)萬噸規(guī)模。（2）建立我國復(fù)合材料零部件低成本化成型與連接自動(dòng)化量產(chǎn)工程技術(shù)體系目前復(fù)合材料成型成本占碳纖維汽車零部件成本70%~80%，主要是由于成型周期長，設(shè)備利用率低，碳纖維利用率低等，同時(shí)現(xiàn)有的固化成型速度無法滿足汽車量產(chǎn)節(jié)拍。因此應(yīng)該建立我國碳纖維復(fù)合材料汽車零部件快速成型自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)體系。重點(diǎn)開展快速固化樹脂、快速浸潤織物、快速成型熱塑性復(fù)合材料技術(shù)等，降低復(fù)合材料成型成本。=1\*GB3①熱固性復(fù)合材料汽車零部件快速成型自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)體系。包括零部件RTM自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)。建立自動(dòng)化量產(chǎn)示范生產(chǎn)線，包括裁剪、鋪層、預(yù)成型體定型、灌注、固化等自動(dòng)化單元設(shè)備及其集成裝備；零部件PCM自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)。建立自動(dòng)化量產(chǎn)示范生產(chǎn)線，包括裁剪、鋪層、預(yù)成型體定型、模壓固化等自動(dòng)化單元設(shè)備及其集成裝備；零部件預(yù)浸料與C-SMC混雜自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)。建立自動(dòng)化量產(chǎn)示范生產(chǎn)線，包括裁剪、鋪層、預(yù)成型體定型、模壓固化等自動(dòng)化單元設(shè)備及其集成裝備。=2\*GB3②熱塑性復(fù)合材料汽車零部件快速成型自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)體系。熱塑性零部件模壓成型技術(shù)。建立自動(dòng)化示范生產(chǎn)線，包括裁剪、預(yù)熱、鋪層、模壓成型、連接件安裝等單元設(shè)備及其集成生產(chǎn)線；混雜注塑成型技術(shù)。=3\*GB3③自動(dòng)化量產(chǎn)成套生產(chǎn)裝備。建立自動(dòng)化示范生產(chǎn)線，包括熱塑性預(yù)浸料、熱固性預(yù)浸料、裁剪、預(yù)熱、鋪層、注塑、后固化等單元設(shè)備及其集成生產(chǎn)線；自動(dòng)化纏繞成型技術(shù)。建立多工位自動(dòng)化纏繞生產(chǎn)線，包括自動(dòng)化浸膠、纏繞、固化、脫模、工裝等。=4\*GB3④復(fù)合材料自動(dòng)化連接技術(shù)與裝備。復(fù)合材料自動(dòng)化修邊與打孔技術(shù)，復(fù)合材料自動(dòng)化膠結(jié)技術(shù)，復(fù)合材料與金屬膠結(jié)技術(shù)，膠結(jié)表面自動(dòng)化處理技術(shù)與裝備，碳纖維及其關(guān)鍵原材料制備技術(shù)攻關(guān)。（3）建立我國碳纖維及其關(guān)鍵原材料低成本化技術(shù)體系碳纖維成本太高、產(chǎn)業(yè)鏈不完善，是阻礙我國碳纖維汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，應(yīng)該建立碳纖維及其關(guān)鍵原材料低成本技術(shù)體系。包括碳纖維低成本化工程技術(shù):建立基于腈綸生產(chǎn)路線的車用大絲束碳纖維技術(shù)體系，形成萬噸級(jí)車用碳纖維產(chǎn)業(yè)；建立干噴濕紡生產(chǎn)車用大絲束碳纖維生產(chǎn)技術(shù)，形成萬噸車用碳纖維產(chǎn)業(yè)；碳纖維成本比現(xiàn)在降低25%；建立低成本碳纖維制備新技術(shù)中式生產(chǎn)線，包括木質(zhì)素原絲、液相芳環(huán)化、微波等離子體碳化等低成本化新技術(shù)；碳纖維成本比現(xiàn)在進(jìn)一步降低50%。=1\*GB3①建立碳纖維織物與預(yù)成型體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與高效制備工程技術(shù)體系：研發(fā)建立多軸向碳纖維織物高效低成本制備技術(shù)與裝備;研發(fā)用于不同汽車零部件的混雜織物（碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、麻纖維等）；研發(fā)適合自動(dòng)化量產(chǎn)，容易定型，浸潤性好，快速注膠的織物或預(yù)成型體混雜織物結(jié)構(gòu);研發(fā)具有增韌效果碳纖維/熱塑性纖維混雜織物，制備高韌性汽車零部件。=2\*GB3②建立快速固化樹脂、預(yù)浸料與結(jié)構(gòu)黏合劑制備技術(shù)體系：建立固化時(shí)間5~10分鐘，低成本車用基體樹脂；研發(fā)固化時(shí)間5~10分鐘，存在6個(gè)月以上的車用基體樹脂及其預(yù)浸料；研發(fā)高強(qiáng)度車用結(jié)構(gòu)熱熔膠，滿足結(jié)構(gòu)黏合強(qiáng)度和在線自動(dòng)化黏合要求。=3\*GB3③建立熱塑性預(yù)浸制備技術(shù)體系：研發(fā)建立碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料生產(chǎn)技術(shù)，形成系列產(chǎn)品：碳纖維單向預(yù)浸料、混雜織物預(yù)浸料、基體樹脂包括PP、PA、PET、PPS、PEEK。=4\*GB3④建立芳綸、紙、蜂窩、泡沫及其他車用高性能纖維及其中間體制備技術(shù)體系：車用芳綸纖維生產(chǎn)技術(shù)及其規(guī)模化企業(yè)：輪胎輕量化芳綸纖維、剎車片芳綸、芳綸增強(qiáng)尼龍；芳綸紙與蜂窩結(jié)構(gòu)；PI泡沫、聚氨酯低成本泡沫；研發(fā)玄武巖纖維低成本技術(shù)，建立車用玄武巖纖維規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)；研發(fā)熱塑性增強(qiáng)專用玄武巖纖維，形成與碳纖維混雜熱塑性預(yù)浸料生產(chǎn)線。=5\*GB3⑤建立碳纖維汽車維修、回收及循環(huán)利用技術(shù)體系：研發(fā)建立碳纖維汽車零部件回收循環(huán)使用技術(shù)；建立回收碳纖維生產(chǎn)C-SMC技術(shù)。（4）建立我國高性能纖維與輕量化科技體系及其人才培養(yǎng)體系建立創(chuàng)新基礎(chǔ)研究，關(guān)鍵工程技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)知識(shí)服務(wù)三級(jí)科技體系；在合適的特色學(xué)校，建立相關(guān)專業(yè)和博士點(diǎn)，培養(yǎng)多學(xué)科交叉輕量化專業(yè)人才；設(shè)立“高性能纖維與輕量化”人才專項(xiàng)，持續(xù)支持，培養(yǎng)一批學(xué)術(shù)帶頭人和工程技術(shù)帶頭人。二、高性能纖維與汽車輕量化產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵工程技術(shù)專項(xiàng)根據(jù)上述發(fā)展戰(zhàn)略與技術(shù)路徑，建議加大科技投入，建立工程技術(shù)專項(xiàng)，開展下列關(guān)鍵工程技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)我國高性能纖維與汽車輕量化產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。（一）汽車輕量化關(guān)鍵原材料專項(xiàng)1．碳纖維低成本化關(guān)鍵技術(shù)與工程集成國內(nèi)外現(xiàn)狀以腈綸大規(guī)模生產(chǎn)工程為基礎(chǔ)，生產(chǎn)碳纖維原絲及其大絲束碳纖維是目前碳纖維低成本化最有效途徑。全球一共6家大絲束大規(guī)模生產(chǎn)商，總產(chǎn)能約5萬噸。東麗ZOLTEK2015年產(chǎn)能為2.6萬噸；SGL2015年產(chǎn)量擴(kuò)產(chǎn)至9000噸；三菱麗陽產(chǎn)能8000噸；土耳其AKSACA集團(tuán)在30萬噸腈綸基礎(chǔ)上，建立3500噸低成本大絲束碳纖維生產(chǎn)線；印度KEMROCK產(chǎn)能1500噸；俄羅斯HCC公司1750噸生產(chǎn)線，也可以生產(chǎn)24K碳纖維。我國至今沒有大絲束碳纖維生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)線。我國吉林奇峰化纖以27萬噸腈綸生產(chǎn)企業(yè)為基礎(chǔ)，開展24~48K大絲束原絲試生產(chǎn)，河北硅谷新材料有限公司，開展其大絲束碳纖維氧化碳化技術(shù)與設(shè)備研發(fā)，上海申達(dá)股份擬投資5.4億建立2000噸大絲束碳纖維氧化碳化及其預(yù)浸料生產(chǎn)線。中復(fù)神鷹正在開展干噴濕紡技術(shù)生產(chǎn)24K大絲束碳纖維的研發(fā)。碳纖維制備新技術(shù)的出現(xiàn)，成本將大幅度下降。日本正在研發(fā)PAN紡絲液芳環(huán)化紡絲制備不需要氧化的碳纖維原絲，可以直接碳化，由于不受氧化速度限制，碳化速度可以提高10倍；同時(shí)采用微波等離子體碳化技術(shù)，提高能源利用率，節(jié)省能耗。美國橡樹園國家實(shí)驗(yàn)室、ZOLTEK、歐洲等正在研究木質(zhì)素、聚烯烴、芳香族聚合物、生物質(zhì)等為原料的碳纖維制備新技術(shù)，目的是減少原料成本，提高碳纖維得率，減少環(huán)化放，提高氧化碳化速度。我國碳纖維發(fā)展較晚，過去主要圍繞解決有無問題，對(duì)成本考慮少。因此對(duì)碳纖維低成本化技術(shù)研究不多。纖維材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等單位正在開展熔體紡絲、紡絲液芳環(huán)化提高氧化碳化速度、木質(zhì)素-PAN共混紡絲等低成本化新技術(shù)研究，并申請(qǐng)國際專利。目標(biāo)與研究內(nèi)容：建立萬噸級(jí)PAN大絲束碳纖維原絲及其低成本碳纖維生產(chǎn)線，通過提高生產(chǎn)效率，規(guī)模效應(yīng)，建立大絲束碳纖維原絲高效氧化碳化技術(shù)與裝備，研發(fā)建立碳纖維制備新技術(shù)，大幅度降低碳纖維成本。聚合反應(yīng)機(jī)理與聚合工程研究，提高PAN分子量；減少凝膠，提高可紡性；研究PAN紡絲過程凝聚態(tài)演變規(guī)律，提高原絲性能，研發(fā)原絲油劑，減少斷頭，提高紡絲速度及其穩(wěn)定性；研究PAN紡絲液芳環(huán)化反應(yīng)機(jī)理及其可紡性，研究開發(fā)不需要氧化工藝、直接可以碳化的碳纖維原絲制備技術(shù)；研究木質(zhì)素、聚烯烴、生物質(zhì)、芳香族聚合物為原料的碳纖維原絲制備技術(shù)，降低原料成本，提高碳纖維得率，減少環(huán)化反應(yīng)熱，提高氧化碳化數(shù)量，降低原絲及其碳纖維成本；研究微波等新型碳化技術(shù)，減少能耗，降低成本?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：吉林碳谷碳纖維有限公司擁有27萬噸腈綸生產(chǎn)線，在此基礎(chǔ)上，自主研發(fā)了DMAC為溶劑、濕法二步法生產(chǎn)PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)技術(shù)。該生產(chǎn)技術(shù)工藝流程短，聚合反應(yīng)速率快，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定、產(chǎn)量高、成本低，生產(chǎn)能力為：1條10000噸/年的聚合生產(chǎn)線，2條2500噸/年的原液生產(chǎn)線，4條紡絲生產(chǎn)線。現(xiàn)主要產(chǎn)品有1k、3k、6k、12K、24K、48K碳纖維原絲。碳谷原絲已在俄羅斯HCC和澳大利亞迪肯大學(xué)進(jìn)行批量碳化。上海申達(dá)股份有限公司擬投資約5.4億元建設(shè)2000噸碳纖維及其預(yù)浸料項(xiàng)目，公司與東華大學(xué)等國內(nèi)碳纖維領(lǐng)域的先進(jìn)研究機(jī)構(gòu)建立了密切的合作關(guān)系。2．干噴濕紡制備大絲束碳纖維技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀：干噴濕紡生產(chǎn)PAN碳纖維原絲是目前碳纖維原絲生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)，紡絲速度快，是濕紡技術(shù)的6~10倍，但因容易漫流，大多用于生產(chǎn)小絲束碳纖維原絲。國際上目前還沒有采用干噴濕紡生產(chǎn)大絲束碳纖維原絲的生產(chǎn)線。我國中復(fù)神鷹碳纖維公司已經(jīng)掌握干噴濕紡制備12K碳纖維原絲技術(shù)，建立千噸生產(chǎn)線。目前正在研發(fā)干噴濕紡生產(chǎn)大絲束碳纖維原絲新技術(shù)。目標(biāo)與研究內(nèi)容：建立干噴濕紡生產(chǎn)大絲束碳纖維原絲的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備及其工程集成技術(shù)，建立示范生產(chǎn)線。聚合反應(yīng)機(jī)理與聚合工程研究，提高PAN分子量，研究PAN紡絲過程凝聚態(tài)演變規(guī)律研究高黏度紡絲流體過濾脫泡技術(shù)，干噴濕紡漫流機(jī)理及其影響因素，提高紡絲速度及其穩(wěn)定性?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：中復(fù)神鷹已經(jīng)攻克干噴濕紡制備原絲技術(shù)，建立4000噸生產(chǎn)線，正在開展干噴濕紡制備大絲束碳纖維原絲的技術(shù)攻關(guān)。3．車用芳綸纖維及其制品（樹脂、纖維、漿粕、紙、蜂窩）國內(nèi)外現(xiàn)狀：國際上杜邦公司等龍頭企業(yè)不僅產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)3萬噸，而且產(chǎn)品系列化，在汽車上大量應(yīng)用。我國目前有硅谷、泰和、晨光、兆達(dá)等企業(yè)可以生產(chǎn)K29級(jí)（通用級(jí)）芳綸，硅谷可生產(chǎn)K49高模量級(jí)芳綸。但技術(shù)水平比國外還有差距，生產(chǎn)規(guī)模也很小。目標(biāo)與研究內(nèi)容：研發(fā)芳綸規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)，建立有一定規(guī)模的芳綸生產(chǎn)企業(yè)；研發(fā)車用芳綸纖維及其制品，建立生產(chǎn)線，滿足我國汽車產(chǎn)業(yè)需求。PPTA連續(xù)聚合反應(yīng)控制及其規(guī)?；a(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備及其工程集成技術(shù)；液晶芳綸漿粕、紙及其蜂窩制備技術(shù)；車用芳綸漿粕制備技術(shù)?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：國內(nèi)芳綸主要生產(chǎn)企業(yè)有河北硅谷化工有限公司、煙臺(tái)泰和新材料有限公司、中藍(lán)晨光化工研究院、蘇州兆達(dá)特種纖維有限公司等。河北硅谷化工有限公司建有芳綸1414纖維及系列制品、高性能聚丙烯腈基碳纖維、碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線、硅、氟新材料系列產(chǎn)品。公司與國家973項(xiàng)目密切合作，歷經(jīng)4年技術(shù)攻關(guān)，成功實(shí)現(xiàn)了芳綸1414連續(xù)規(guī)?；a(chǎn)，自主研發(fā)、自行設(shè)計(jì)、用國產(chǎn)設(shè)備、國產(chǎn)原料生產(chǎn)出高性能芳綸、并具有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)?；a(chǎn)。產(chǎn)品性能與美國杜邦公司的K29和K49相當(dāng)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。煙臺(tái)泰和新材集團(tuán)有限公司突破了聚合工程、紡絲工程、溶劑回收等核心技術(shù)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的連續(xù)低溫縮聚、干噴濕紡、溶劑連續(xù)回收的對(duì)位芳綸產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了芳綸關(guān)鍵原料國產(chǎn)化，加快了關(guān)鍵裝備的國產(chǎn)化進(jìn)程。目前公司對(duì)位芳綸年產(chǎn)能1000噸，居全球第五位，主要市場(chǎng)集中在汽車膠管，光纜增強(qiáng)，防彈防護(hù)等領(lǐng)域。4．車用玄武巖纖維及其制品國內(nèi)外現(xiàn)狀：玄武巖纖維具有優(yōu)異的耐磨抗拉增強(qiáng)性能。玄武巖纖維代替部分碳纖維作為熱固性、熱塑性增強(qiáng)材料、摩擦材料、消音材料、內(nèi)裝飾材料等在汽車上應(yīng)用具有巨大潛在市場(chǎng)。目標(biāo)與研究內(nèi)容：開發(fā)出汽車專用玄武巖纖維，包括增強(qiáng)纖維、摩擦材料、消音內(nèi)飾材料、高溫過濾材料等。研究玄武巖纖維成型機(jī)理，提高纖維力學(xué)性能；研發(fā)玄武巖纖維上漿劑，形成與環(huán)氧樹脂、熱塑性PP、PA等不同基體復(fù)合的玄武巖纖維系列產(chǎn)品；研究開發(fā)玄武巖纖維與碳纖維混雜增強(qiáng)復(fù)合材料織物；研發(fā)玄武巖車用摩擦材料、消音內(nèi)飾材料、高溫過濾材料等產(chǎn)品?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：玄武巖纖維是具有中國特色的高性能纖維品種，我國具有金屬和資源優(yōu)勢(shì)，我國現(xiàn)有6家玄武巖纖維生產(chǎn)企業(yè)，才能1.6萬噸，占全球玄武巖纖維的80%，成立玄武巖纖維聯(lián)盟。5．多軸向織物、混雜織物、預(yù)成型體生產(chǎn)成套裝備國內(nèi)外現(xiàn)狀：對(duì)于未來汽車使用碳纖維做量產(chǎn)工藝時(shí)，更多地選擇碳纖維多軸向編織物作為加工原材料。因?yàn)榱慨a(chǎn)工藝，沒有那么多時(shí)間去進(jìn)行傳統(tǒng)的鋪層工藝。多軸向織物是碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用最多的織物結(jié)構(gòu)，在汽車上主要應(yīng)用多軸向碳纖維織物。同時(shí)根據(jù)應(yīng)用零部件不同，可以與芳綸、玄武巖纖維等混雜形成混雜織物，綜合碳纖維的高模量和其他高性能纖維抗沖擊性能，同時(shí)可以降低成本。我國已經(jīng)有多軸向碳纖維生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)企業(yè)，但混雜織物還沒有形成系列化定型產(chǎn)品，缺少相關(guān)數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)，因此汽車企業(yè)還沒有混雜織物產(chǎn)品可以應(yīng)用。多軸向碳纖維經(jīng)編機(jī)的生產(chǎn)一直由德國的KarlMayer和Liba兩大生產(chǎn)巨頭所壟斷。KarlMayer的MalimoMultiaxial型設(shè)備技術(shù)含量高，導(dǎo)紗梳櫛穩(wěn)定性的提高以及襯緯紗架的合理設(shè)計(jì)，相應(yīng)的產(chǎn)量達(dá)到240m/h。Liba公司的CopcentraMAX3CNC型機(jī)器的所有功能均為電腦控制；織針機(jī)件以外的所有運(yùn)動(dòng)均由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；織物的各種變化，尤其是鋪層角度的調(diào)整，均由中央電腦控制。在CopcentraMAX3CNC系列機(jī)型的基礎(chǔ)上，Liba公司成功推出了用于碳纖維產(chǎn)品生產(chǎn)的CopcentraMAX5CNCCarbon機(jī)型。目標(biāo)與研究內(nèi)容：研發(fā)出一系列混雜織物結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)技術(shù)與裝備，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，建立相關(guān)材料數(shù)據(jù)庫，為汽車企業(yè)提供系列化混雜織物產(chǎn)品及其數(shù)據(jù)庫。研發(fā)碳纖維與芳綸、玄武巖纖維、玻璃纖維、麻纖維混雜紡織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與高效低成本制造技術(shù)并建立其復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫及仿真計(jì)算設(shè)計(jì)方法；研發(fā)用于液體成型制備高韌性汽車零部件的熱塑性纖維混雜碳纖維織物結(jié)構(gòu)，提高預(yù)成型體樹脂浸潤速度，提高汽車零部件RTM生產(chǎn)效率，提高汽車零部件韌性?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：我國的經(jīng)編機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)，如常州市潤源經(jīng)編機(jī)械有限公司和常州市第八紡織機(jī)械有限公司等也紛紛加大投入，對(duì)碳纖維多軸向經(jīng)編機(jī)展開技術(shù)攻關(guān)并取得一定的成績。目前，國內(nèi)的玻纖多軸向經(jīng)編機(jī)已經(jīng)基本滿足需要，而碳纖維多軸向經(jīng)編機(jī)仍需進(jìn)口。6．快速固化樹脂與預(yù)浸料生產(chǎn)技術(shù)與成套裝備國內(nèi)外現(xiàn)狀：環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的傳統(tǒng)成型周期較長（數(shù)小時(shí)），因此在汽車工業(yè)的批量化生產(chǎn)應(yīng)用遇到了極大的挑戰(zhàn)。為此，國外數(shù)家企業(yè)（如陶氏、邁圖、氰特等）已開發(fā)了適用于液體成型工藝（如真空導(dǎo)入、高壓樹脂傳遞模塑工藝等）的快速固化環(huán)氧樹脂體系，將固化成型周期大大縮短至數(shù)分鐘甚至幾十秒鐘。但是，國外對(duì)這些產(chǎn)品仍處于技術(shù)封鎖狀態(tài)且價(jià)格昂貴，而國內(nèi)對(duì)快速固化環(huán)氧樹脂體系的開發(fā)還處于起步階段。亨斯邁AralditeXB3585環(huán)氧樹脂與固化劑XB3458成功應(yīng)用到寶馬i3、i8、7系列、5系列碳纖維汽車的批量化生產(chǎn)。奧迪汽車公司自2011年起也將該樹脂用于R8車型的B柱側(cè)面板。日本帝人集團(tuán)旗下的東邦特耐克絲株式會(huì)社開發(fā)了可以大幅提高生產(chǎn)率的快速固化型預(yù)浸料。生產(chǎn)效率提高了幾十倍，并且能夠?qū)?yīng)年產(chǎn)5萬個(gè)左右的大批量生產(chǎn)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料件。瀚森公司推出最新的Epikote樹脂TRAC06170和EPIKURE固化劑TRAC06170系統(tǒng)，在RTM和LCM工藝中，其循環(huán)周期不到1分鐘，并可以輕松脫模。目標(biāo)與研究內(nèi)容：研發(fā)車用RTM快速固化快速浸潤樹脂體系，車用預(yù)浸料快速固化樹脂體系，力學(xué)性能，耐熱性能、耐候性能等達(dá)到汽車工況要求，建立規(guī)?；a(chǎn)能力。自由基或離子型聚合固化環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、低反應(yīng)熱及其固化壓力控制、可儲(chǔ)存預(yù)浸料快速固化樹脂。汽車使用環(huán)境下，樹脂基體的耐候性，失效機(jī)理與壽命預(yù)測(cè)?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：上海綱田復(fù)合材料有限公司開發(fā)了快速固化高韌性樹脂，低溫（80~90度）固化時(shí)間可調(diào)整為1~30分鐘，斷裂延伸率可達(dá)14%以上。華東理工大學(xué)華昌聚合物有限公司技術(shù)部在保證材料優(yōu)異性能的前提下，將環(huán)氧樹脂的固化時(shí)間縮短至2~5分鐘。（二）復(fù)合材料汽車零部件快速量產(chǎn)制造技術(shù)與裝備專項(xiàng)1．汽車零部件自動(dòng)化量產(chǎn)RTM成型生產(chǎn)線成套裝備國內(nèi)外現(xiàn)狀為了達(dá)到更好的視覺效果，在汽車的制造過程中，采用RTM工藝進(jìn)行零部件的生產(chǎn)。若能為量化生產(chǎn)開發(fā)出一條可靠的自動(dòng)化RTM生產(chǎn)線，則纖維增強(qiáng)塑料（FRP）將能夠更加廣泛地應(yīng)用于汽車高強(qiáng)度承重結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)。德國加工機(jī)械領(lǐng)域的專家迪芬巴赫公司（Dieffenbacher）和克勞斯瑪菲公司（KraussMaffei）開發(fā)了一條高壓樹脂傳遞模塑成型工藝（HP-RTM）的自動(dòng)化生產(chǎn)線。相比于傳統(tǒng)的RTM工藝，該HP-RTM工藝減少了樹脂注射次數(shù)，提高了預(yù)制件的浸漬品質(zhì)，并縮短了成型周期。目標(biāo)與研究內(nèi)容：研發(fā)RTM汽車零部件自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備，建立我國汽車零部件RTM快速成型自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)體系。研發(fā)碳纖維織物自動(dòng)化裁剪、鋪層、預(yù)成型體定型技術(shù)與設(shè)備；研發(fā)樹脂快速浸潤技術(shù)與裝備；研發(fā)快速固化工藝及其自動(dòng)化脫模設(shè)備；研發(fā)水切割、激光切割等自動(dòng)化修邊打孔技術(shù)與設(shè)備；開展工程集成，建立快速RTM成型技術(shù)與裝備體系?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：海源機(jī)械股份公司正在研發(fā)高壓RTM自動(dòng)化成型設(shè)備；上海悅曼智能設(shè)備有限公司正在開發(fā)一種汽車零部件快速成型RTM自動(dòng)化生產(chǎn)線。2．汽車零部件預(yù)浸料模壓生產(chǎn)技術(shù)與自動(dòng)化年產(chǎn)線成套裝備國內(nèi)外現(xiàn)狀：日產(chǎn)汽車公司2014款NissanGT-R跑車的行李箱蓋是利用預(yù)浸料模壓生產(chǎn)出來的，這也是預(yù)浸料模壓成型工藝首次商業(yè)化應(yīng)用，它是一種可在傳統(tǒng)模壓機(jī)上加工碳纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料部件的技術(shù)（2~4min）。目標(biāo)與研究內(nèi)容：建立預(yù)浸料快速模壓成型汽車零部件生產(chǎn)技術(shù)與裝備體系。研發(fā)碳纖維預(yù)浸料自動(dòng)化裁剪、鋪層、快速固化工藝及其自動(dòng)化脫模設(shè)備；研發(fā)水切割、激光切割等自動(dòng)化修邊打孔技術(shù)與設(shè)備；開展工程集成，建立快速RTM成型技術(shù)與裝備體系。3．熱塑性復(fù)合材料汽車零部件制造技術(shù)（預(yù)浸料及其模壓成型、連續(xù)纖維增強(qiáng)注塑）與裝備國內(nèi)外現(xiàn)狀：連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料具有成型周期短，生產(chǎn)節(jié)拍快，沖擊韌性好，可回收等優(yōu)點(diǎn)，是汽車零部件發(fā)展的主要方向。近年來出現(xiàn)了各種形式的熱塑性復(fù)合材料成型新方法。2014年德國拜耳（Bayer）公司收購ThermoplastCompositeGmbH公司，從而進(jìn)入高性能的連續(xù)纖維增強(qiáng)PC熱塑性復(fù)合材料（片材）生產(chǎn)，制造具有密度小、超薄化、輕量化的連續(xù)纖維熱塑性預(yù)浸料（CFT）；2014年日本東麗碳纖維公司（Toray）與美國通用汽車公司（GM）合作開發(fā)了CFRT汽車部件，正在投入量產(chǎn)前的最終測(cè)試。2013年，注塑機(jī)制造商恩格爾（Engel）成功研發(fā)原位聚合反應(yīng)的注射浸漬成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、可控化、高效率的融熔浸漬過程與復(fù)合成形過程一體化，從而減少工藝流程、提高產(chǎn)品性能。2014年3月德國C.Hopmann教授發(fā)明的反應(yīng)注射加壓間隙浸漬成型技術(shù)，適合熱固性/熱塑性樹脂基體（Resin）復(fù)合體系，成型時(shí)間快（2~5分鐘）、成型溫度低（120~150℃）、模具加壓壓力大（>25bar），同時(shí)操作相對(duì)簡易、可控性好、穩(wěn)定性好，設(shè)備投資成本低，易于制件實(shí)現(xiàn)大批量自動(dòng)化生產(chǎn)，生連續(xù)纖維增強(qiáng)技術(shù)在汽車FRT應(yīng)用需求巨大，特別是CFRT更加廣泛，巴斯夫（BASF）、塞拉尼斯（Celanese）、RTP、普立萬（Polyone）、沙伯基礎(chǔ)工業(yè)、帝斯曼（DSM）、杜邦（Dupont）、艾曼斯（EMS）、米拉克龍（Milacron）、阿博格（Arburg）、恩格爾、克勞斯瑪菲、Diffenbacher、Vision等國際化工、成型設(shè)備、模具、在線檢測(cè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)公司等分別或聯(lián)合推出FRT（GFRT和CFRT）汽車零部件、產(chǎn)品在線檢測(cè)工具，并且形成一個(gè)完整的從技術(shù)研發(fā)、自動(dòng)化生產(chǎn)與裝備、在線測(cè)試、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等系列配套的完整產(chǎn)業(yè)鏈。目標(biāo)與研究內(nèi)容：建立我國連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料、模壓成型、混雜注塑成型等力學(xué)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料汽車零部件生產(chǎn)技術(shù)與裝備。連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料制備過程熔體浸潤與孔隙率控制；預(yù)浸料模壓成型過程纖維織物變形斷裂破壞控制；熱塑性預(yù)浸料模壓過程內(nèi)應(yīng)力控制；連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料注塑成型技術(shù)；連續(xù)纖維預(yù)浸料與長纖維切片注塑成型制備混雜增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料零部件技術(shù)?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：我國俊爾、杰士杰、金發(fā)等開發(fā)了碳纖維單向排列增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（CFRT）預(yù)浸帶生產(chǎn)線。海源機(jī)械于2010年成功開發(fā)高性能熱塑型復(fù)合材料模壓機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并于2012年成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的直接在線全自動(dòng)長纖維增強(qiáng)熱塑型復(fù)合材料（LFT-D）模壓生產(chǎn)線，可將熱塑型復(fù)合材料的最快成型周期壓縮至1分鐘之內(nèi)；同時(shí)，海源機(jī)械、海源新材料正與國內(nèi)部分主要汽車廠商開展復(fù)合材料在車身輕量化方面的研發(fā)、生產(chǎn)制造等一系列工作。4．復(fù)合材料黏結(jié)技術(shù)與自動(dòng)化生產(chǎn)線裝備國內(nèi)外現(xiàn)狀：連接是復(fù)合材料汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一，不僅考慮碳纖維復(fù)合材料與復(fù)合材料連接，而且考慮復(fù)合材料與金屬連接。寶馬i3、i8、7系、5系等均采用結(jié)構(gòu)膠黏結(jié)與鉚釘定位相結(jié)合，從工裝、涂膠、固化實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。目標(biāo)與研究內(nèi)容：建立復(fù)合材料與多材料連接技術(shù)與自動(dòng)化生產(chǎn)裝備，包括自動(dòng)化工裝、表面處理、定位、涂膠、固化等自動(dòng)化過程。黏結(jié)表面（復(fù)合材料、鋼、鋁合金、塑料）活化處理技術(shù)與自動(dòng)化裝備；快速固化高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)熱熔膠的研發(fā)，滿足汽車總裝生產(chǎn)線的節(jié)拍；自動(dòng)化定位工裝；自動(dòng)化涂膠；自動(dòng)化加壓固化等裝備。（三）輕量化復(fù)合材料汽車及其零部件設(shè)計(jì)、制造與評(píng)價(jià)技術(shù)專項(xiàng)1．非承載式碳纖維復(fù)合材料車身國內(nèi)外現(xiàn)狀：寶馬i3、i8成功實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車底盤與車身分離制造的設(shè)計(jì)，非承載式碳纖維車身作為載人艙，充分發(fā)揮碳纖維抗沖擊性能，保護(hù)人的安全。中國奧新同步研發(fā)了新型非承載式碳纖維車身，其車身與底盤分離，而車身采用鋁合金骨架與碳纖維復(fù)合材料覆蓋件混雜。與寶馬i3碳纖維車身比較，重量更小。目標(biāo)與研究內(nèi)容：優(yōu)化這種金屬骨架與碳纖維覆蓋件混雜結(jié)構(gòu)車身的設(shè)計(jì)、制造與評(píng)價(jià)，建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，成為具有中國特色的碳纖維車身結(jié)構(gòu)，并在行業(yè)中推廣。車身金屬骨架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；碳纖維增強(qiáng)金屬骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是碳纖維覆蓋件與金屬骨架增強(qiáng)一體化；提高覆蓋件零部件結(jié)構(gòu)集成度及其可制造程度，減少零部件生產(chǎn)、裝配、維修等綜合成本；碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、麻纖維等多種纖維混雜增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)研發(fā)。現(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：江蘇奧新新能源汽車有限公司研發(fā)成功了中國第一輛碳纖維車身電動(dòng)車，2016年2月通過測(cè)試，獲得生產(chǎn)許可證，已經(jīng)建立2萬輛生產(chǎn)線。奧新碳纖維新能源乘用車創(chuàng)下三個(gè)“中國第一”：中國第一個(gè)2萬輛碳纖維純電動(dòng)汽車制造工廠，中國第一條電動(dòng)汽車鋁合金底盤機(jī)器人焊接線，中國第一條高溫高壓真空輔助碳纖維成型車身生產(chǎn)線，搶占了戰(zhàn)略制高點(diǎn)。奧新公司已經(jīng)建成兩萬輛碳纖維純電動(dòng)汽車生產(chǎn)陣地及關(guān)鍵零部件廠，總投資11億元。每年生產(chǎn)A0級(jí)別碳纖維純電動(dòng)汽車產(chǎn)值達(dá)40億元，車用碳纖維年用量可達(dá)1千噸。車用復(fù)合材料研究所與各大知名高校企業(yè)合作，包括東華大學(xué)、江蘇固諾新材料科技有限公司等。目前研發(fā)課題項(xiàng)目主要以“復(fù)合材料編制、預(yù)浸料、成形自動(dòng)化”等方面。2．承載式碳纖維復(fù)合材料車身底盤一體化結(jié)構(gòu)國內(nèi)外現(xiàn)狀：蘭博基尼等研發(fā)了車身底盤一體化的承載式白車身，與金屬白車身一樣，車身與底盤一體化。已經(jīng)成功應(yīng)用于其高端車的批量生產(chǎn)。英國Far公司，研發(fā)了以抗沖擊性能很好的碳纖維方管代替鋼方管，作為汽車骨架，減重效果明顯。而且這種碳纖維方管容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化量產(chǎn)，碳纖維利用率高達(dá)98%，目前已批量生產(chǎn)1000多輛車。目標(biāo)與研究內(nèi)容：研發(fā)車身底盤一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件低成本制造、評(píng)價(jià)技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)。建立基于各向異性碳纖維復(fù)合材料的“黑車身”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、材料數(shù)據(jù)庫、零部件設(shè)計(jì)方法、零部件制造方法及其測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：東華大學(xué)與奇瑞、北汽公司等分別研發(fā)碳纖維汽車前地板主承力結(jié)構(gòu)件，達(dá)到金屬材料性能要求，減重40%以上，為承載式車身研發(fā)積累了經(jīng)驗(yàn)。北汽、上汽、長安、奇瑞、中山大學(xué)、東莞中山大學(xué)研究院等單位都在積極考慮碳纖維車身研發(fā)。3．碳纖維復(fù)合材料增強(qiáng)金屬混雜結(jié)構(gòu)車身國內(nèi)外現(xiàn)狀：寶馬公司開發(fā)了碳纖維增強(qiáng)普通鋼，代替高強(qiáng)鋼的設(shè)計(jì)技術(shù)；成功應(yīng)用于寶馬7系、5系白車身的生產(chǎn)，減重效果明顯，但成本與高強(qiáng)鋼相當(dāng)。由于可以繼續(xù)使用金屬汽車的生產(chǎn)流程和生產(chǎn)設(shè)備，汽車企業(yè)不需要大規(guī)模投入建設(shè)新型設(shè)備，因此這是碳纖維最有可能大規(guī)模應(yīng)用于汽車輕量化的技術(shù)途徑。目標(biāo)與研究內(nèi)容：研發(fā)出一套適合中國汽車產(chǎn)業(yè)特色的碳纖維增強(qiáng)金屬白車身技術(shù)體系，包括針對(duì)不同級(jí)別車型的碳纖維增強(qiáng)部位和碳纖維用量。針對(duì)中國不同級(jí)別的車型，研究碳纖維增強(qiáng)部位及其零部件設(shè)計(jì)；研發(fā)碳纖維增強(qiáng)車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造、評(píng)價(jià)技術(shù)體系；建立減重效果、碳纖維用量、全生命周期綜合成本評(píng)價(jià)方法體系；現(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：上海汽車、奇瑞汽車、奧新等正在積極研發(fā)碳纖維增強(qiáng)金屬車身結(jié)構(gòu)的技術(shù)體系。上汽在輕量化技術(shù)研究與應(yīng)用方面具有不同層面的團(tuán)隊(duì)，不僅包括量產(chǎn)應(yīng)用開發(fā)團(tuán)隊(duì)，而且包括前瞻技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)，他們?yōu)樯掀灾髌放妻I車的輕量化研究與產(chǎn)業(yè)化做出了巨大貢獻(xiàn)。4．碳纖維復(fù)合材料汽車覆蓋件國內(nèi)外現(xiàn)狀：汽車大型覆蓋件輕量化是汽車輕量化的主要內(nèi)容。國內(nèi)外有很多企業(yè)開展覆蓋件蓋研發(fā)。北京汽車率先在量產(chǎn)車型使用碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，減重效果明顯。目標(biāo)與研究內(nèi)容：建立復(fù)合材料車門結(jié)構(gòu)、制造、評(píng)價(jià)與標(biāo)準(zhǔn)，在整個(gè)行業(yè)推廣，同時(shí)盡快研發(fā)熱塑性復(fù)合材料車門。研發(fā)復(fù)合材料車門、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、后舉門等大型覆蓋件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)及其標(biāo)準(zhǔn)；研發(fā)車門金屬鉸鏈與復(fù)合材料的連接技術(shù)；研發(fā)車門自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)與裝備；研發(fā)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料制備車門技術(shù)與裝備?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：北汽某款運(yùn)動(dòng)型轎車采用了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料前格柵和尾翼；某款越野車使用了玻纖、碳纖混雜復(fù)合材料車頂蓋；傳統(tǒng)罩蓋為鋼制，由內(nèi)板、鉸鏈加強(qiáng)板（左、右）、鎖鉤加強(qiáng)板、前加強(qiáng)板、涂裝卡具加強(qiáng)板、外板7個(gè)鈑金件組成。鈑金件之間通過焊接、螺栓等連接，工藝復(fù)雜，總重量在16~20公斤。碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋由內(nèi)板和外板兩層結(jié)構(gòu)組成，局部有加強(qiáng)。初步估計(jì)重量6~10公斤左右，減重率可達(dá)5．碳纖維復(fù)合材料汽車通用零部件制備技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀：傳動(dòng)軸、輪轂、方向盤、懸掛擺臂、彈簧、板簧、座椅骨架為汽車通用件，不同車型結(jié)構(gòu)相近，國內(nèi)外有大量的企業(yè)正在研發(fā)這些碳纖維通用零部件，可以在量產(chǎn)車型應(yīng)用，也可以在改裝和維修市場(chǎng)應(yīng)用。這是碳纖維在汽車輕量化應(yīng)用的重要方面。目標(biāo)與研究內(nèi)容：建立這些碳纖維復(fù)合材料零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)體系，形成自動(dòng)化量產(chǎn)生產(chǎn)線，培育一批汽車輕量化碳纖維復(fù)合材料零部件企業(yè)。建立碳纖維復(fù)合材料汽車零部件設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)；建立傳動(dòng)軸、輪轂、方向盤、懸掛擺臂、彈簧、板簧、座椅骨架等碳纖維復(fù)合材料零部件自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)與裝備?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：一汽、東華大學(xué)等研發(fā)了碳纖維汽車傳動(dòng)軸、汽車板簧等零部件；東華大學(xué)研發(fā)了碳纖維輪轂。6．汽車碳纖維復(fù)合材料汽車維修、回收與循環(huán)利用國內(nèi)外現(xiàn)狀：寶馬采用更換零部件的維修方式；寶馬公司碳纖維零部件回收現(xiàn)有技術(shù)采用燃燒等方法去除樹脂，碳纖維可以制備成為無紡布?xì)郑厥帐褂谩；厥绽锰祭w維可降低能耗、節(jié)約能源，主要方法有高溫?zé)峤夥?、流化床分解法和?亞臨界流體法。目標(biāo)與研究內(nèi)容：建立適合我國國情的碳纖維復(fù)合材料汽車維修、回收和循環(huán)使用技術(shù)體系。研發(fā)設(shè)計(jì)合理車身結(jié)構(gòu)，在碰撞中破壞局限在一定零部件區(qū)域，可以通過更換零部件解決維修問題；研發(fā)復(fù)合材料現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)技術(shù)體系；研發(fā)碳纖維零部件回收及其循環(huán)使用技術(shù)?，F(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：上海交通大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)了國內(nèi)第一項(xiàng)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳纖維復(fù)合材料廢棄物新型裂解回收技術(shù)和裝備，已達(dá)到具有國際水平的規(guī)?；a(chǎn)能力，填補(bǔ)了國內(nèi)該領(lǐng)域的空白，年處理能力超過200噸。中科院山西煤化所研究團(tuán)隊(duì)也實(shí)現(xiàn)了熱固性樹脂基復(fù)合材料的高效降解和全成份回收。7．碳纖維復(fù)合材料汽車及其零部件設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法（設(shè)計(jì)方法與仿真軟件公共平臺(tái)、關(guān)鍵原材料數(shù)據(jù)測(cè)試公共平臺(tái)）國內(nèi)外現(xiàn)狀：國外寶馬、Audi、大眾等公司已經(jīng)建立碳纖維復(fù)合材料汽車設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)方法；國內(nèi)也有一批企業(yè)和研究人員開展工作，但國內(nèi)目前研究工作零散，沒有形成體系，還沒有形成可復(fù)制推廣的技術(shù)體系。目標(biāo)與研究內(nèi)容：目前國內(nèi)外汽車行業(yè)成熟的設(shè)計(jì)方法、材料數(shù)據(jù)、評(píng)價(jià)方法都是基于各向同性的金屬材料，對(duì)各向異性的復(fù)合材料不能適應(yīng)。對(duì)各向異性的復(fù)合材料需要建立設(shè)計(jì)方法及其軟件，需要建立材料數(shù)據(jù)庫?，F(xiàn)有汽車與零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法體系是基于各向同性的金屬材料，對(duì)各向異性的碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏方法體系，包括剛度、強(qiáng)度、模態(tài)、沖擊碰撞、疲勞失效、壽命預(yù)測(cè)等。現(xiàn)有基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)單位：奧新、北汽、奇瑞、長安、長城華冠、上汽、一汽等已經(jīng)開展大量研發(fā)工作。8．標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)（碳纖維復(fù)合材料整車標(biāo)準(zhǔn)、零部件標(biāo)準(zhǔn)、材料標(biāo)準(zhǔn)及其測(cè)試）（1）建立碳纖維復(fù)合材料車身、零部件和整車標(biāo)準(zhǔn)及其測(cè)試方法體系；（2）建立碳纖維復(fù)合材料汽車維修標(biāo)準(zhǔn)及其規(guī)范示范體系；（3）建立碳纖維復(fù)合材料汽車零部件回收循環(huán)使用技術(shù)體系；（4）建立材料標(biāo)準(zhǔn)及其檢測(cè)方法；包括碳纖維、玄武巖纖維、多軸向織物、混雜織物。三、高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議綜上所述，發(fā)展輕量化產(chǎn)業(yè)對(duì)能源、環(huán)境、制造業(yè)、新能源汽車戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和新材料戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)具有重要意義。我國汽車保有量約為1.5億輛，70%的成品油用于機(jī)動(dòng)車燃料，預(yù)計(jì)到2025年為3億輛，國家能源發(fā)展戰(zhàn)略難以滿足這一增長需求；汽車排放造成霧霾等環(huán)境惡化亟待解決；新能源汽車的續(xù)航里程亟待提高。輕量化技術(shù)是汽車降低油耗，減少排放、提高電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程最有效工程途徑之一，也是“中國制造2025”核心技術(shù)和核心競(jìng)爭(zhēng)力之一（如高鐵、大型客機(jī)、機(jī)器人、海洋化工等），輕量化技術(shù)對(duì)國家能源、環(huán)境、制造業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。鑒于輕量化產(chǎn)業(yè)對(duì)國家能源、環(huán)境、制造業(yè)、新能源汽車和新材料戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性，借鑒國外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國情，提