高分子材料在汽车轻量化方面的应用.ppt

一 汽车轻量化 * 二 聚烯烃弹性体(POE、TPO)的应用（陶氏） 三 可再生资源材料的应用（杜邦） 四 泰科纳塑料在汽车工业上的应用 2011中国汽车用塑料及绿色发展高峰论坛 可持续发展 一 汽车轻量化 解决之道：汽车轻量化 节能低碳 环保（回收） 汽车重量 效果 ? 10% 燃油效率可提高 6%~8% ? 100 公斤 油耗可降低 0.3~0.6 L/100 km ? 100 公斤 CO2排放，降低5~8 g/km 汽车燃料油，占石油总消耗的35%； 汽车排放CO2，占人类活动CO2的20%； 动力系统和底盘 内饰 外饰 电子设备 安全 环境 涂料 特性聚合物 聚氨酯 催化剂 特性化学品 巴斯夫应用于汽车行业的产品 巴斯夫 致力于汽车轻量化解决方案 低密度的轻质高性能材料 精益化结构设计 紧凑化的集成设计，减小部件体积 汽车轻量化的技术路线 0 2 4 6 8 10 密度 in g/cm3 钢 铝 镁 聚酰胺 (PA6, 30% glass fiber) 7.8 2.7 2.0 1.36 减重预估 以塑料代替钢，制品重 量降低潜力达 50%以上 以塑料代替铝，制品重 量降低 40% ? 已经考虑为补偿材料刚性 降低而采取的设计措施 ? 典型塑料件壁厚设计： 2.5mm ～ 3.0 mm 低密度工程塑料所带来的减重效应 座椅泡沫 顶棚 仪表板背泡 方向盘 地毯底层 35g/l 22g/l 50g/l 320g/l 110g/l 40g/l 30g/l 60g/l 400g/l 150g/l BASF 对比材料 减轻重量，但是决不牺牲性能! 巴斯夫低密度聚氨酯泡沫产品 Filling simulation Fiber orientation Stress simulation material model Ultrasim Performance evaluation by failure criteria Part Design Design Space Topological Optimization Ultrasim? 巴斯夫Ultrasim?技术指导下的结构设计 载荷[N] 15000 10000 5000 0 0 10 20 30 40 50 位移 [mm] 实测的断裂载荷 15,0 – 15,3 kN 模拟计算出的断裂载荷 15 kN 精益化设计：减重效果的最大保证 计算机模拟与实际结果非常吻合 20000 紧凑型设计 利用塑料的高度设计自由 度实现高度功能集成 紧凑化的集成设计帮助缩小部件体积 前端模块 (概念设计) 下保险杠加强筋 （欧宝） 油底壳 （福特） 发动机悬置 （欧宝） 变速箱支架 (宝马) 车身结构嵌件 (标致) 概念座椅 (Smart) 在线喷涂翼子板 (戴姆勒) 轻质结构 利用塑料节省40%的重量 巴斯夫汽车轻量化的成功经验 3256 g 1908 g 614 g 气门室罩盖 进气歧管 316 g 发动机悬置 油滤外壳 油底壳 2297 g 1910 g 扭力杆 587 g 发动机悬置 传统汽车动力总成中的金属部件: 总重量 10.8 kg… 气门室罩盖 进气歧管 发动机悬置 发动机悬置 油滤外壳 扭力杆 油底壳 如果替换成塑料件，可以减重3.2 kg, 减重 幅度达到30%! 马达外壳 翼子板 安全气囊外壳 踏脚板 金属件 塑料件 在内外饰系统中也有很多潜在的 金属替代减重可能性 优点: 减重效果高达 20-60% 高强度 成型周期短 耐候性好 隔音隔热保温 目标应用: 座舱后搁架 行李仓底板 备用轮胎盖板 天窗 衣帽架 以蜂窝结构聚氨酯制造的轻质结构 30％ less weight than comparable cars Artega 跑车：全聚氨酯 R-RIM 外饰 + LFI – 长纤维注射成型聚氨酯 43 车身外部件 车顶模块（Smart fortwo） 后座盖（丰田，通用） 前格栅（曼） 牵引车引擎盖（Fendt, JCB, CASE, 卡特彼勒, Same） 可获得高亮表面 类似于 Al的热膨胀性能 高平面硬度 长纤维注射成型聚氨酯应用 明显减轻重量达30%以上 (与SMC对比) ? ENGAGETM 聚烯烃弹性体(POE)及其应用 ? ENGAGE? XLT 新一代TPO材料高效增韧剂 二 聚烯烃弹性体(POE、TPO)的应用（陶氏）