浅谈碳纤维复合材料在汽车领域的应用现状
转自DT材料之声
随着汽车行业的快速发展,轻量化、智能化等成为脍炙人口的话题。研究显示,在汽车行业,整车减重10%,油耗将下降6%~8%,碳排放下降6%~7%,续航能力和整车可操控性将显著提升。
轻量化可以从设计、材料、制造、评价等方面共同实现,其中轻量化材料的有效应用是最直接有效的方式,因此成为业界发展的重心之一。碳纤维作为一种典型的轻质高强材料,是轻量化材料的最佳选择之一,然而由于价格、批量化生产等问题,在汽车领域的应用还处于上升期。
2017年的全球碳纤维需求量统计为9800吨,2018年的数据为10800吨,增长10.2%。从应用市场体量来看,汽车领域的碳纤维不足2亿美元;从材料均价上来看,车用碳纤维比其他领域稍低,据宝马年报显示,宝马BMWi3在2018年的销量为34829辆,同比增长10.6%,带有“CarbonCore”的宝马7系25718辆,环比上升5%。对于新能源汽车,尤其是纯电动车,轻量化是必然趋势。然而,昂贵的轻量化加昂贵的动力电池及维修费用,无疑会大幅度降低车型的竞争力。
2018年,全球碳纤维的销售金额为25.71亿美元,比2017年23.44亿美元增长了9.7%,碳纤维的销售金额的增长并未与销售量的增长完全对应。这是因为在碳纤维工业应用领域,如丙烯腈原料市场无巨大变化,随着低成本碳纤维技术的推进,碳纤维单价依然有下降的空间,这也是业内追求的目标之一。
中国历来是材料的消费大国,中国碳纤维需求这张版图,其实多年来变化不大,中国汽车对碳纤维及其复合材料的需求量不足全部需求的3%,也远低于全球的平均水平(10.8%)。不得不说,虽然有国产的碳纤维电动跑车前途K50问世,但国内汽车对碳纤维的应用处于初级阶段。
碳纤维市场的变化有别于传统产业,碳纤维本身的变化(尤其成本)也会导致市场的剧变。汽车行业,还是以汽车改装件以及为豪华车制造汽车零件的厂家的消耗为主。
对比风电,汽车复材不仅有低成本要求,还需要高节拍、自动化的制造工艺,经济的维护要求等,其应用难度可想而知。
今后几年,低成本复合材料成型工艺将是行业的发展重点,碳纤维的批量应用,需要低成本碳纤维与低成本复合材料工艺的并行,只有大幅度地提升性价比,增加系统及全寿命周期的减重效益,才是规模应用的王道。
碳纤维在汽车中的应用前景,是碳纤维复合材料及汽车界争议最大的,其中包括:
1. 碳纤维在汽车领域的应用,历史已经非常悠久,从F1赛车到超豪华轿车,其中,除了轻量化等先进性指标,成本也是重要考量因素,小批量(数千台以下),复合材料的制造成本小于金属零部件。
2. “节能减排,绿色环保”是人类长期的主题,这个已经不是一个口号,践行是需要社会成本的,且成本是动态的,比如取消燃油汽车的国家政策,都会影响这一成本的变化。
3. 主机厂需要评估全寿命周期的“轻量化效益”,汽车减重所产生的综合效益,是否可以覆盖轻量化所需的成本。如果成本核算不清,做的产品就谈不上竞争力,自然也会影响市场推广。轻量化效益与绿色成本关联性极大,这也加大了评估的难度。
4. 碳纤维复合材料本身就处于婴儿期,中国市场更是如此,尤其在汽车领域,新能源汽车也是在探索期。这样看来,似乎碳纤维的新能源汽车还有很多路要走,唯有自由开放的市场,可以去解决碳纤维与汽车的成长与批量结合的问题。
综合来看,碳纤维在汽车领域的大规模应用还需要时间和市场的考验,尤其是整体成本的平衡,如材料成本、制造成本和维护成本等。虽然碳纤维这种宇航级的材料逐渐平民化,但不代表其做出的商品已经降低到了大众消费水平。结合中国的国情来看,碳纤维在公共消费领域和私人消费领域应用有着明显的差异。
有专家预测碳纤维在中国的应用将会在轨道交通领域(如高铁)打开新的局面,当然这也是公共消费领域的典型代表。至于汽车领域,随着生产成本的降低和整体消费水平的提高,会逐渐在中高端车型中大量使用碳纤维材料。

#惠州身边事# 【惠东鞋业定下发展小目标:打造世界制鞋业“未来工厂”】年产女鞋9.5亿双,出口6亿双,总产值310亿元,上交税收约占全县工业税收的30%……女鞋已成为惠州市惠东县外贸出口总值最大的产品。从上世纪80年代初开始,该县鞋业制造走过了30多年历史,经历了从无到有、从小到大、从家庭作坊生产到机械化流水线生产的发展历程。

随着全球经济一体化进程的不断加速,作为传统的劳动密集型产业,产品附加值不高、生产成本逐年上涨、平台支撑力不足等问题逐渐显现,成为制约惠东鞋业发展的难题。

近日,惠东县中小企业局发布了《惠东县制鞋产业发展规划(2016—2025)》(下称《规划》),明确将通过稳定出口、扩大内需、不断提高产品附加值,稳步提高惠东女鞋产品产销量,提高行业整体效益水平,计划2025年,该县鞋业产业实现工业总产值达1000亿元,年均增长不低于10%,出口额达100亿美元。

龙头+配套

从“生产基地”转型“总部经济”

目前,惠东拥有制鞋厂家6265家,是该县各行业中在册数最大、集群效应最突出的产业。然而,随着国内外市场环境变化,以模仿设计为主的鞋企还处于加工制造的发展阶段,走的仍是“以量取胜、低价竞争”的传统发展道路,企业效益仅为微薄的加工利润,整体竞争力不强,具有显著核心竞争力和品牌带动能力的龙头企业屈指可数。

“要培育龙头企业,引导行业向价值链两端拓展,实现‘生产基地’向‘总部经济’的转型。”惠东县中小企业局副局长张宠华表示,惠东鞋业不缺加工制造环节,缺的是产业链两端的研发设计和品牌营销。

张宠华指出,一方面要依赖龙头企业多年来积累的行业内资源,发挥业源关系优势,发展外贸服务业,拓展销售渠道;另一方面,则需要鼓励、引导企业发展生产性服务业,促进先进制造业与生产性服务业有机融合、互动发展,向研发、创意、设计等技术、知识含量较高的服务企业发展。

鞋业龙头企业如何实现发展带动?《规划》指出,要引导中小微企业围绕龙头企业开展专业化协作配套,鼓励龙头企业不断将部分生产工艺、生产环节分离出来,带动配套企业专业化发展,支持中小微企业进入龙头企业的供应网络,到2025年基本形成“龙头+配套”的制鞋产业发展模式。此外,《规划》还鼓励龙头企业通过联合、并购和品牌经营、虚拟经营等方式整合中小微企业,并纳入到整体上市计划。

“要形成以产业链为纽带,以优势企业为龙头,影响和带动其他企业合作配套,构成以大企业为主导、中小企业专业化分工、相互配套协作、上下游产业链接紧密的产业组织体系。”张宠华说。

集聚发展

打造世界制鞋业“未来工厂”

目前,惠东鞋企中85%以上的厂家为个体户,通过手工作坊式生产,只有不到15%的厂家注册为企业,实行自动化流水线生产。其中,规上制鞋企业100多家,仅占鞋厂总数的4.5%。总的来说,制鞋企业大多数小而弱、流动资金不足、转型升级困难,由此也带来了环境污染和安全生产的隐患。

对此,《规划》指出,将推进“低小散”“脏乱差”企业综合整治,以查无照、除隐患、严执法为切入点,建立完善长效工作机制,倒逼落后产能加快转型提升,整治期内仍达不到要求的,坚决予以关停并转。

面对风云莫测的市场变化,中小微鞋企是否只有被淘汰或被吞并的结果?张宠华表示,中小微企业是惠东鞋业的重要组成部分,发挥着巨大的社会价值,如促进就业、带动其他产业发展等,对这类企业的政策不能实行“一刀切”,“一些小企业经营压力大无法开工,但马上就有新的创业者接手生产线创造价值,企业发展真正缺的是政策和配套。”

如何给予中小微鞋企政策引导?《规划》指出,惠东将推进“小微园”建设工程,按照小微企业创业园建设规划的要求,围绕大岭、黄埠、吉隆三个主要制鞋产业集聚区,推进建设若干个“制鞋小微企业创业园”,并成立专家团队对该类企业进行全面孵化培育、扶持,包括加快企业“空间换地”步伐,鼓励企业进行技术改造和厂房改、扩、建等,通过引导小微企业入园集聚发展,打造世界制鞋业“未来工厂”。

值得一提的是,为强化资源产出导向,健全推动制鞋企业转型升级、绿色发展的倒逼效应,该县将推进企业分类评价制度,建立完善企业综合评价分类结果与资源要素配置激励奖惩相结合的联动机制。

“具体来说,就是根据电产比、电税比,结合全县电税比模块评价体系,对规上企业和用电量在一定量级以上的规下企业实施分类评价,并对A、B、C三类企业在用地、用电、用水、用能、排污、融资等资源要素上实行差别化政策。”张宠华说。

智能制造

建设“共享车间” 成立专业院校

“招工难”“用工贵”是惠东鞋企如今最头疼的难题。在解决用工的问题上,《规划》强调推进智能化发展,按照部分环节“机器换人”、自动化生产线、自动化生产线+工业机器人、机联网、厂联网要求,提升企业自动化、信息化水平,重点加快生产过程自动化进程。

为缓解企业单独投入设备成本的巨大压力,惠东还将探索建立“机器换人”产业技术联盟,重点推进“共享车间”建设。通过建立鞋业“机器换人”工程服务平台,吸引优质服务商入驻,提供制鞋企业先进制鞋设备、技术支持和设备改进等服务,提供专家诊断、方案设计、实施应用等内容,推进以企业联盟为主体的“共享车间”建设。

实际上,早在3年前,惠东便有鞋企引入了3D打印技术,通过3D打印机制作的女鞋,一台机器就可以从事6个工人的工作,极大降低了制鞋生产成本,同时提高了生产效率,且材料污染更小、成品做工精细。

“实现传统制造向智能制造转变,并非简单的‘机器换人’。”张宠华指出,在机械化改造过程中,先进机器需要更高端的人才进行操作,如何培养和引进这类人才将是最大的难点,“目前来说,惠东鞋企不仅缺少普通工人,中层技术人员、管理人才、鞋产品设计师更加紧缺。”

前不久,惠州学院惠东时尚创意学院理事会成立大会召开,标志着“惠东时尚创意学院”建设工作拉开帷幕,未来将在培养创意人才、深化技术研发、促进科技成果转化等方面,为惠东鞋业提供源源不断的人才与科技动能。“学院各项筹备工作正稳步开展,预计明年1月启动招生。”张宠华透露。

在夯实创新与时尚领域人力资源方面,《规划》明确,将引导企业进一步确立人才引进、培养、开发、使用的主体意识,充分发挥政府在引进与培养人才的服务作用,通过强化人才支撑,推进企业及产业创新发展,建立起以企业为主体、市场为导向、产学研相结合、政府政策扶持、行业组织促进的创新体系。

对此,惠东的目标是,到2025年,规模以上企业研发经费支出占主营业务收入比重2%以上,新产品产值率达30%以上,新增省级以上企业技术中心5家以上,新增专利授权100项左右。每年重点支持1—3项重大技术改造项目;引进1—2家国内知名的鞋类设计创意企业(机构)和鞋类科技研发机构。

走出去

夯实品牌基础 推广鞋业文化

“惠东女鞋主要通过广州站西鞋业鞋材商圈及香港澳门等地的企业订单作为跳板进行对外贸易。”张宠华介绍说,随着近几年电子商务的发展,惠东鞋业电商产业迅速崛起,目前,已有4000多家电商专门从事鞋业销售,在阿里巴巴、淘宝、京东等知名平台注册的网店5000余家。“但相比订单模式,电商销售量仅占其中一小部分。”

“提升惠东女鞋行业地位,还需要不断加强渠道建设。”张宠华表示,制鞋企业要以拓展市场、扩大销售、促进产业持续稳定发展为目标,积极承接国内订单,逐步推进企业发展自主品牌,满足个性化多样化消费升级需求,扩大国内市场,同时整合全球优势资源,形成国际化营销网络,开拓中东、俄罗斯、非洲、欧洲、东南亚、西亚和中南美等新兴市场。

为鼓励企业拓展市场,《规划》明确,将组织企业参加中国进出口商品交易会、中国华东进出口商品交易会等展览会和市场拓展活动;与香港贸易发展局等境内外的商会、协会开展合作,组织企业组团到国外参加展会等,并对展位费和整体广告宣传、公共布展等费用给予一定补贴。

去年,位于惠东县产业转移工业园的国家级鞋材及鞋产品质检中心落成,在全国5家针对鞋产品质检机构中,这是唯一一家坐落在县级地区的国家级质检中心,该中心除可以为鞋企提供质检服务外,还为品牌培育和研发生产提供高端全产业链的公共技术服务,打开了惠东女鞋直供高端及海外市场的大门,解决了企业销售的后顾之忧。

张宠华透露,为更好地擦亮“中国女鞋生产基地”这一金字招牌,该县还将计划打造鞋业文化馆,作为惠东女鞋名品的展销窗口,提供专业化作品展示、产品展览和交易的公共服务平台,以此引导时尚消费,发展网红直播营销,促进大众消费升级。

“我们预想,这座文化馆将建成一只鞋的模样,成为惠东城市的新地标,对外展示鞋业文化历史的同时,拉动旅游业发展。”张宠华说。via南方日报

#2019数博会##钛媒体直击2019数博会#【德国人工智能研究中心前任主任Detlef Zuehlke:标准化、模块化是构建工业互联网的关键】2019数博会,在由工业互联网产业联盟、中国信息通信研究院主办的“工业互联网与智能+”高端对话上,Smart Factory KL创始人兼主席、德国人工智能研究中心前任主任 Detlef Zuehlke谈及他对工业互联网的认识。他表示,工业互联网涵盖了很多内容,但是我们(具体)谈工业互联网或工业物联网,其实我们更多关注的只是物联网其中的一部分,也就是产业这个层面。https://t.cn/E9lckL4

行业正在经历数字化转型,我们谈论数字化已经很久了,数字化已经从某个智控单元向整个供应链衍生,也就是说,互联网的各种标准层出不穷。过去十年中,颠覆性的技术不断出现,比如大数据。更高层级的通信安全也是至关重要的。如果未来我们要对工厂进行模块化改造,那么各项标准的打造一定是基础。好消息就是现在已经有一系列的标准了,有一些还要不断的去补充。

另外,我们要积极探索模块化概念,如果能够建立一个模块化思维,所有机器都是以标准化语言沟通、以标准化协议控制,就能实现自动化。


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