汽车用碳纤维复合材料研发方向讨论.ppt

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1、汽车用碳纤维复合材料研发方向讨论2018.3.15汇报内容1长纤维与连续纤维及关键技术2各成型工艺对比及应用3研发团队配置及资源配置一、纤维类型及关键技术碳纤维短切纤维由碳纤维长丝经纤维切断机短切而成。一般长度在1mm-100mm范围。该纤维一般不能直接使用，会与树脂含浸制成半成品待后道工艺使用。比如：SMC、LFT-G等碳纤维编织物由碳纤维长丝经织机织造而成。一般分为机织物（平纹、斜纹、缎纹）、经编织物和立体编织物（立体编织、立体机织、铺缝）。适合做外观。织物可以做成预浸料使用，或是直接使用，但一般需要进行裁剪和预定型。比如：WCM和RTM

2、。碳纤维碳纤维预浸料由碳纤维长丝经预浸机与树脂复合而成。一般分为单向预浸布和织物预浸料。预浸料直接使用铺覆在模具上。由于预浸料本身的特性，会更有设计性。比如：PCM碳纤维毡由碳纤维长丝制成的毡。碳纤维毡一般会作为补强或是特殊功能用。可以与树脂复合制成GMT使用。非连续纤维连续纤维VS1.材料制造简单。2.可使用边角料、废料或回收材料，成本低是其最大的优点。3.纤维分散，容易用树脂浸润。4.后续成型工艺简单，流动性好包括所有短切纤维和碳纤维毡，但主要使用短切纤维。包括所有预浸料和织物。优点缺点1.成型后，无法发挥纤维性能。2.对应成型工艺中均无

3、法保证树脂含量。1.力学性能保留率高。2.可设计性强。3.一般成型过程中树脂含量可控。优点缺点1.后续材料成本高。2.成型设备和工艺成本高。3.成型过程中需要考虑纤维浸润。适用于不需要高性能要求的汽车内外饰件和附加件。适用于需要高性能要求的汽车承力结构件。关键技术纤维种类关键技术连续纤维1.高速纤维浸润技术开发；2.低成本制造技术开发；3.高表面质量制件制造技术开发。非连续纤维稳定树脂含量控制技术开发；高纤维体积含量制造技术开发；3.大尺寸纤维制造技术开发；纤维均匀分布控制技术开发；嵌入件或补强件连接技术开发。所有汽车用碳纤维复合材料及成型工

4、艺在开发过程中，均需考虑以下问题：1.如何快速保证纤维的浸润性。特别是在成型过程中，制件尺寸对纤维浸润性地影响将至最低，最大化提高制造速度（特别是热塑性树脂）；2.如何最大限度的发挥纤维性能；3.如何保证制件中材料均匀性；4.如何降低制造成本。2.1HP-RTMHP-RTM（HighpressionResionTransformMolding，高压树脂传递模塑），是通过增大注射压力提升注射速度的有效方法。高压意味着混合头中的压力高达150bar（约15MPa），模内压力高达30~120bar（3~12MPa），具体多少取决于部件的尺寸和形状。

5、充模快、浸润效果好，显著减少了气泡，降低了孔隙率；使用高活性树脂，缩短了生产周期，工艺稳定性和可重复性高；使用内脱模剂和自清洁系统，制件表面效果优秀，厚度和形状偏差小。可实现低成本、短周期（大批量）、高质量生产。具有很高的工艺稳定性和重复性。二、各成型工艺对比HP-RTM过程中的关键技术纤维增强材料的预定型技术高精度树脂计量、混合及注射技术成型模具温度场均匀性和密封性设计高精度液压机及其控制技术RTM自动化生产线3D编织HP-RTM的预定型技术模具压制定型2.2WCMWCM（WetCompressionMolding，湿法模压）是将树脂浸渍的

6、碳纤维编织物在润湿的状态下置入三维压模中，然后进行压型和硬化处理。优点：成型快，可批量化生产，成本低。缺点：性能略差，树脂含量控制和树脂浸润存在难点。2.3PCMPCM（PrepegCompressionMolding，预浸料模压）工艺是将已经用树脂预浸处理好的预浸料放入模压机中进行直接成型。是目前为止最为普及的成型工艺之一。预浸料后视镜模压机各成型工艺对比表2.4各成型工艺对比基础材料成本对比（HP-RTM＞PCM＞WCM＞GMT＞LFT-D＞SMC）HP-RTM树脂：快速固化环氧液体树脂，价格估计50~60RMB/kg。纤维：碳纤维织物，

7、价格估计250~400RMB/kg。若购买编织预制体，则价格估计1000RMB/kg以上。WCM树脂：快速固化环氧液体树脂，价格估计50~60RMB/kg。纤维：碳纤维织物，价格估计250~400RMB/kg。PCM树脂：快速固化环氧固体树脂，价格估计50~60RMB/kg。纤维：碳纤维织物，价格估计250~400RMB/kg。或使用纤维束，价格估计150~280RMB/kg。成型材料：预浸料。价格估计600~1200RMB/kgSMC树脂：不饱和聚酯树脂，价格估计10~30RMB/kg。纤维：短切碳纤维。价格估计50~150RMB/kg。L

8、FT-D树脂：热塑树脂（PA、PPS、PP），价格估计10~30RMB/kg。纤维：碳纤维束，价格估计150~280RMB/kg（T700纤维）。GMT树脂：热塑树