前言:
轻量化是在满足汽车各项功能、保证安全和成本控制的基础上,实现汽车轻量化设计、轻量化材料、轻量化制造技术在整车上的系统集成应用,轻量化不是简单的材料替代,是一个完整复杂的系统工程。汽车轻量化对材料提出了更高的要求,改性塑料作为轻量化材料是指在通用塑料和工程塑料的基础上,经过填充、共混、增强等方法加工,提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。1kg塑料可以替代2-3kg钢等更重的材料,而汽车自重每下降10%,油耗可以降低6%-8%。因此,增加改性塑料在汽车中的应用可以降低整车重量。
轻量化不是简单的材料替代,改性塑料在汽车轻量化的应用上也遇到的许多问题,行业如何来迎接挑战?为此,中国汽车材料网对金发科技股份有限公司张超博士进行了专访。以下是采访实录:

金发科技股份有限公司 张超博士
中国汽车材料网(Auto-Material,以下简称AM):张博士,您好。改性塑料近几年在汽车轻量化应用上越来越多,那改性塑料到底是如何在汽车轻量化上占有一席之地的呢?
张博士:改性塑料(包括其复合材料)通过在汽车内外饰件、结构件和功能件上的应用,通过汽车用改性塑料量的增大,可有效降低整车重量,减少油耗。目前技术应用相对成熟,零件的性能优异,业界推广力度大,前景非常好!
AM:改性塑料在汽车轻量化上应用如此重要,那它的优缺点是什么?
张博士:改性塑料的优点是可以实现汽车零部件的模块化设计提高的集成度,如纤维增强塑料前端框架,作为前端模块的支撑件,钣金件需要多个零件组合焊接,塑料一模成型,极大地提高装配效率,降低综合成本;当然任何材料不可能没有缺点,改性塑料受到材料自身温度、强度、刚度和硬度等物理属性的限制,以及市场价格因素的影响,有些金属件尚不能被改性塑料替代。
AM:改性塑料汽车轻量化解决方案具体有哪些?
张博士:改性塑料在汽车上的应用包括内外饰件、结构件和功能件;其中饰件系统可以通过降低材料密度、微发泡、薄壁化(高刚性和高流动性)等技术方案实现零件减重,一般可以减重10%-20%不等;在结构件和功能件领域,可以采用以塑代钢的技术方案实现轻量化,减重40%-60%。可见改性塑料轻量化效果是非常明显的。
AM:改性塑料在汽车轻量化其在市场推广方面,替代传统钢制部件实现轻量化到什么样的难题?又是如何解决的?
张博士:以塑代钢技术在欧系、日系汽车上应用较早,技术相对成熟;国内自主品牌多数以塑代钢零件处于跟随阶段,目前遇到困境的主要是零件的结构设计、性能测试与评价技术方面。因此,金发科技于2014年成立了造型设计、仿真分析团队,汽车高分子材料应用评价中心即将建成,在原有CAE分析数据模块和零件成型评价模块基础上,增加了零件测试模块和失效模式分析模块。金发科技实现由材料供应商向整体解决方案提供者的角色转变,推动改性塑料在汽车轻量化中的应用进程。
AM:金发科技在改性塑料实现轻量化上有哪些成功的案例?
张博士:目前金发材料在以塑代钢项目上主要有前端框架、蓄电池托架、天窗和门内板等零件上均有多项应用;尤其在前端框架领域,具备较强的零件设计及验证能力。可以根据工况温度,以最优的性价比,提供PP-LGF全塑、PA-GF全塑和金属嵌件混合方式等多种技术方案,并提出按需设计的理念,已开发项目近20个。另外,塑料后背门项目也是近两年开发的热点,金发也在配合主机厂和零部件供应商做前期开发工作。
编后:由于环保和节能的需要,汽车轻量化已成为汽车技术发展的三大方向(电动化、轻量化和智能化)之一。汽车轻量化与改性塑料的发展密不可分。改性塑料在汽车轻量化上发挥大作用,通过轻量化,能够减少车身重量,进而达到减少油耗的效果。目前发达国家已将汽车用改性塑料量的多少作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志。
专家简介:张超,理学博士,金发科技股份有限公司,车用材料事业部,车用工程塑料产品线总经理。
作者:姚孟婷







