康得复材荣获2016年度交通运输领域复合材料技术创新奖

2017年4月22日,第四届全国交通运输领域复合材料科技会议在山东泰安隆重开幕,由康得复合材料有限责任公司(以下简称康得复材)自主设计、研发的碳纤维复合材料超跑车门外板凭借先进的HP-RTM及Surface-RTM工艺荣获了“2016年度交通运输领域复合材料技术创新一等奖”。康得复材首席技术官(CTO)兼康得新欧洲复合材料研发中心总经理、康得新雷丁欧洲汽车设计中心联合总裁何鹏博士出席活动并发表《汽车轻量化与复合材料》的主题演讲。

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第四届全国交通运输领域复合材料科技会议在山东泰安隆重开幕

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专家座谈会现场,何鹏博士与现场嘉宾交流

近年来,由于环保和节能的需要,汽车轻量化已经成为世界汽车行业发展的主流趋势。得益于碳纤维复合材料具有比强度高、比模量高、耐疲劳性优良、性能可设计和易于整体成型等许多优异特性,其已成为汽车轻质材料的首选。但是,由于受工艺、生产周期和成本等因素的制约,无法满足汽车大规模生产的要求,使碳纤维很难在汽车行业推广应用。

康得复材荣获2016年度交通运输领域复合材料技术创新一等奖

为解决这些问题,康得集团、康得新集团整合优势资源建成全球唯一的汽车碳纤维轻量化生态平台和碳纤维车体工业4.0智能制造平台。康得复材作为平台的核心企业,建有目前全球规模最大、技术最先进的工业4.0智能制造工厂,实现了碳纤维复合材料部件的规模化量产。

对于该款荣获创新奖的碳纤维复合材料车门外板而言,在设计上,康得复材充分考虑了其工业化生产中的各个要素。首先,在设计环节上对层叠件的预成型过程进行了分块冲压模拟、纤维变形模拟、拔模角度分析,避免碳纤维织物在预成型过程中发生纤维变形甚至褶皱;通过预制体的边界模拟,充分分析该款车门的净尺寸和延长尺寸、以及在零件装载和卸载过程中的自动化生产效果;同时在HP-RTM和Surface-RTM的固化成型过程中,通过模流分析、树脂流动模拟,进一步完善车门设计。

另外,该车门外板采用了一步法工艺来实现碳纤维部件A级表面(启模后无需任何后处理,产品即可实现A级表面),在此工艺过程中分别进行HP-RTM树脂注射和Surface-RTM树脂注射,在上下表面留下两个不同的树脂流道,怎么使这两条流道不相互影响便成为一个需要大量know-how的关键问题。康得复材技术人员经过大量的实验测试,克服两条流道难关,成功制造出中国首件HP-RTM&Surface-RTM车门外板。

上图:纤维变形模拟

上图:预制体边界模拟

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上图:预成型模具HP-RTM&Surface-RTM模具

为实现产品的工业化生产,康得复材还拥有完整的自动化设备和工艺技术,整条生产线由碳纤维编织、下料、预成型、HP-RTM&Surface-RTM等产线组成。

上图:从下料到预成型的生产过程

上图:从预成型到HP-RTM&Surface-RTM的生产过程

康得复材的下料线实现了换料、开卷、超声焊接、粘贴标签和2D切割自动化生产,使单个零件的生产节拍缩短到80秒;预成型产线实现了进料、零件装载、加热、模压、零件卸载和超声切割的自动化,整线单个零件的生产节拍缩短到120秒;HP-RTM&Surface-RTM产线的产品成型周期缩短到3分钟,各环节快节奏的生产节拍保证了产品的批量化生产和质量的稳定。

完善的产业流程使材料的利用率得到大幅提高,从而降低产品的综合成本,至此康得复材从价格、工艺和生产节拍三个方面彻底解决了碳纤维复合材料在汽车轻量化上的应用难题,这也正是康得复材能够荣获“2016年度交通运输领域复合材料技术创新奖”的关键所在。

碳纤维复合材料在汽车领域应用难题的解决,必然会促进汽车行业的变革与发展,中国汽车碳纤维轻量化进程必将迈上新的台阶。

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上图:中国首件HP-RTM&Surface-RTM零件(康得复材产线)

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