Pri lažjih vozilih z novo energijo so ogljikova vlakna vodilna na-trgu višjega cenovnega razreda, medtem ko steklena vlakna stabilizirajo ekonomični segment.
V tekmi lažjih vozil z novimi energetskimi sredstvi kompozitni materiali uprizarjajo "stopenjski preboj"-visoki-modeli se za glavno zmogljivost zanašajo na polimere, ojačane z ogljikovimi vlakni (CFRP), medtem ko so ekonomični modeli odvisni odsteklena vlaknaojačan polimer (GFRP) za nadzor stroškov in izboljšanje učinkovitosti. Ta stopenjska strategija preusmerja industrijo od "konkurence z enim materialom" k "optimizaciji učinkovitosti sistema", s čimer se preoblikuje konkurenčno okolje avtomobilskih materialov.
Visoko-modeli: ogljikova vlakna podpirajo »zgornjo mejo zmogljivosti« S specifično trdnostjo, ki je petkrat večja od jekla in le eno-tretjino gostote aluminija, so ogljikova vlakna postala »orožje« za-modele višjega cenovnega razreda, da prebijejo lahka ozka grla, njihova uporaba pa se je premaknila z eno-točkovnih poskusov na prodiranje v več-scenarijih.
Kar zadeva strukturo karoserije, BMW i7 Carbon Core jeklena-karbonska hibridna karoserija zmanjša težo karoserije-v-beli barvi za 30 % v primerjavi s tradicionalnimi jeklenimi karoserijami, hkrati pa poveča torzijsko togost za 20 %; Streha iz ogljikovih vlaken NIO ET7 je v celoti oblikovana s tehnologijo RTM, kar zmanjša težo za 42 % v primerjavi z aluminijevimi zlitinami, natančnost polaganja vlaken 0,1 mm pa zagotavlja enakomerno porazdelitev napetosti na ukrivljenih površinah.
Lahka teža baterijskih sistemov je prav tako močno odvisna od ogljikovih vlaken. CATL-ovo ohišje iz ogljikovih vlaken, razvito v sodelovanju s SGL Carbon, uporablja neprekinjena vlakna razreda T700 in epoksi smolo. To ne izpolnjuje le standardov vodotesnosti IP68, ampak tudi zmanjša težo za 40 % v primerjavi z ohišji iz aluminijeve zlitine, hkrati pa poveča energijsko gostoto baterije za 12 %. Tesla nadalje raziskuje integracijo tokovnih zbiralnikov in strukturnih komponent iz ogljikovih vlaken v svojo baterijsko tehnologijo 4680, ki naj bi dodatno zmanjšala težo baterijskega sklopa za 15 %.
Posodabljajo se tudi proizvodni procesi. Tehnologija robotske avtomatizirane postavitve (AFP) dosega ±0,5 stopinjski nadzor kota polaganja. En proizvajalec avtomobilov ga je uporabil za izdelavo vratnih plošč iz ogljikovih vlaken, s čimer je povečal izkoristek s 75 % na 98 % in skrajšal proizvodni cikel enega kosa na 8 minut. Termoplastična ogljikova vlakna CF/PEEK podjetja Napan Technology dosegajo 100-odstotno možnost recikliranja z laserskim varjenjem, kar zmanjša stroške popravil za 60%.
Varčni avtomobili: steklena vlakna so vodilna pri stroškovno-učinkovitosti S stroški le 1/10 cene ogljikovih vlaken in visoko učinkovitostjo oblikovanja so steklena vlakna postala "glavna sila" v lahkih ekonomičnih avtomobilih, ki se hitro uporabljajo v baterijskih paketih, karoserijskih ploščah in drugih aplikacijah.
Baterijski sklop BYD Seal 07 uporablja zgornji pokrov iz kompozitnega materiala SMC + spodnjo lupino iz -aluminija visoke trdnosti, kar zmanjša težo za 18 % in stroške materiala za 25 % v primerjavi s strukturo, ki je v celoti-iz aluminija. Končne plošče baterijskega sklopa Tesla Model Y so oblikovane s kratko-steklenimi vlakni, kar omogoča hitro izdelavo zapletenih nepravilnih struktur in zniža stroške na enoto za 30 % v primerjavi z aluminijevimi zlitinami.
Izboljšuje se tudi delovanje karoserijskih plošč. Pokrov motorja Geely Xingyue L uporablja GMTsteklena vlaknatermoplast-ojačana iz klobučevine, s satastim sendvič dizajnom, ki zmanjša težo za 35 % in izboljša odpornost proti udrtinam za 20 %, kar zlahka izpolnjuje varnostni standard s petimi zvezdicami C-NCAP-. Notranje plošče vrat XPeng G3 se uporabljajo dolgosteklena vlakna-ojačan polipropilen, 3D-natisnjen, pred-oblikovan in brizgan v enem kosu, kar zmanjša težo za 52 % v primerjavi s tradicionalnim jeklom.
Tehnološke inovacije se osredotočajo tudi na zmanjšanje stroškov in recikliranje. 24K velika-steklena vlakna podjetja Shandong Fiberglass zmanjšajo stroške za 15 % s tehnologijo vlečenja v rezervoarski peči in povečajo medfazno strižno trdnost za 25 % po spremembi površine. Proizvodna linija za kemično depolimerizacijo podjetja Chongqing International Composite Materials lahko regenerira odpadne komponente v visoko-zmogljive materiale s stopnjo recikliranja 95 %, kar zmanjša stroške za 40 % v aplikacijah z-zaprto zanko.
Za večplastnimi aplikacijami: sinergija zmogljivosti, stroškov in recikliranja
Pri tej strategiji »uporabe ogljika za visoko-uporabo in stekla za varčne aplikacije« gre v bistvu za natančno usklajevanje zmogljivosti materiala s stroški. Podatki kitajskega združenja za kompozitne materiale kažejo, da oba tvorita gradient v trdnosti, gostoti in ceni, kar popolnoma pokriva potrebe različnih modelov vozil.
Procesne poti imajo tudi različna poudarka:-modeli višjega cenovnega razreda uporabljajo strjevanje v avtoklavu + postavitev vlaken AFP, kar skrajša proizvodni cikel monolitnih lupin iz ogljikovih vlaken za vozila, kot je BMW i8, na 2 uri; ekonomični modeli uporabljajo kompresijsko oblikovanje + avtomatsko rezanje, pri čemer proizvodna linija pokrova baterije iz steklenih vlaken proizvajalca avtomobilov temelji na inšpekciji z umetno inteligenco, da zmanjša stopnjo napak z 8 % na 1,5 % in doseže zmogljivost 50 kosov/uro.
Prednosti učinkovitosti celotnega življenjskega-cikla postajajo vse bolj očitne: vozila iz ogljikovih vlaken zmanjšajo težo za 10%, povečajo doseg za 6-8% in povečajo odpornost proti koroziji za 3-krat, kar podpira premijo zmogljivosti na-trgu višjega razreda; stroške kompozitnih materialov na enoto v vozilih iz steklenih vlaken je mogoče nadzorovati v okviru 5000 juanov, kar trdno zagotavlja stroškovno učinkovitost na gospodarskem trgu.
Prihodnost: integracija materialov in krožna nadgradnja
V prihodnje bo uporaba kompozitnih materialov postala še bolj »fleksibilna«. Podvozje GAC AION S uporablja hibridni kompozit -aluminijevega stekla s ključnimi vozlišči, ojačenimi z ogljikovimi vlakni, kar ima za posledico 28-odstotno zmanjšanje teže v primerjavi z vsem-jeklom in 18-odstotno nižjo ceno od celotnega-aluminija. Ta pristop "ogljikova vlakna za glavne komponente, steklo za sekundarne komponente" postaja nova izbira za-vozila srednjega razreda.
Pospešuje se tudi inteligentna integracija: ohišja baterij iz ogljikovih vlaken z vgrajenimi senzorji iz optičnih vlaken lahko spremljajo stres v realnem času in zagotavljajo zgodnje opozorilo o toplotnem pobegu;steklena vlaknakomponente, prevlečene z grafenom, izboljšajo učinkovitost odvajanja toplote za 30 % in so združljive z visokonapetostnimi platformami 800 V-.
Velik poudarek je tudi na krožnem gospodarstvu. Na podlagi novega zakona EU o baterijah nizkotemperaturni postopek recikliranja ogljikovih vlaken HRC ohranja 95 % trdnosti recikliranih vlaken, hkrati pa zniža stroške na 60 % neobdelanih materialov, s predvideno stopnjo prodora nad 30 % do leta 2030. Steklena vlakna dosežejo 100 % recikliranje s fizičnim drobljenjem in ponovno predelavo; en proizvajalec avtomobilov ga uporablja za zmanjšanje emisij ogljika za 12.000 ton letno.
Lahka teža pri novih energetskih vozilih ni več zgolj stvar "spreminjanja materialov". Postopna uporaba ogljikovih vlaken in steklenih vlaken prek-tridimenzionalne optimizacije učinkovitosti, stroškov in možnosti recikliranja poganja industrijo k »ogljični nevtralnosti v celotnem življenjskem{2}}ciklu«-preboju v tehnologiji materialov in neizogibni preobrazbi avtomobilske industrije.
