高端对话:中国汽车高质量发展中汽车新材料的机遇和挑战

来源:盖世汽车 2021-10-19 11:24

慧正资讯:2021年10月15日-16日,由中国汽车工业协会、重庆两江新区管理委员会联合主办的“2021中国汽车供应链大会”在重庆举办,长安汽车、地平线作为官方合作伙伴全力支持本次大会。本届供应链大会主题为“补短铸长、融合创新——构建中国汽车供应链新生态”,共同探讨产业政策,交流分享技术,研判产业趋势,展示创新成果,旨在促进产业国内国际互动,凝聚产业链条上下齐心,共谋产业协同发展之路。其中,在10月16日上午的主题论坛“汽车材料新动态”上,举办了高端对话交流。 

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主持人:

东华大学教授 余木火

对话嘉宾:

上海交通大学研究员、轻合金精密成型国家工程研究中心副主任 蒋海燕

东华大学教授、民用航空复合材料协同创新中心主任 陈春海

东风汽车集团有限公司技术中心质量验证中心非金属材料室室经理 熊芬

上汽集团股份有限公司乘用车分公司系统经理 尹建伟

金发科技股份有限公司汽车材料全球创新中心主任 周英辉

天合光能股份有限公司车用业务负责人 高晓燕

主持人(余木火):汽车新材料受到了中国汽车工业协会的高度重视,专门成立了一个分会,今天我们是第一次的论坛,我们特别了高端对话环节。我们今天围绕这样一个主题,在目前百年未遇的汽车产业状况下,我们车用材料的机遇和挑战。下面分别请各位嘉宾结合自己的工作,谈一谈这方面的感想。一个人先用3-4分钟,还留出一点时间跟下面的观众互动一下。

第一位请蒋教授,轻金属这块我理解的挑战可能是铝合金、镁合金的成本,镁合金可能还存在着防腐蚀性等等问题。

蒋海燕:我介绍一下镁合金,镁合金的密度是1.8,轻量化效果比较明显,镁合金容易氧化,燃烧,活性比较大。在机械加工和熔炼时可能会燃烧,所以镁合金的加工成本比较高。容易氧化是镁合金的特性,我们要顺性而为,一般情况下像镁合金容易氧化燃烧的问题怎么解决呢?一个方法是给它穿衣服,保护起来,包括微弧氧化,电镀、喷漆等。第二个方法,不是给它穿衣服,是从本体上增强,我们借鉴了不锈钢的理念,铁也是容易生锈的,也是容易氧化的,我们加了一些其它元素,变成了不锈钢,这种思想我们团队也在考虑,那就是不锈镁。可以说镁合金这种材料,前景是光明的,只是道路曲折,在这过程当中需要多方的努力与合作,我相信镁合金大有作为。

主持人(余木火):谢谢,我在想镁合金有没有可能跟其他材料,比如说复合材料混杂这种结果,可能也是一条解决的途径。下面请东华大学的陈春海教授,长期致力于热塑性复合材料,从合成一直到应用的公司在产业化,所以我们想请陈教授给我们分享一下挑战与机遇。

陈春海:谢谢,有这个机会跟大家谈一下特种工程塑料,我所研究的方向就是特种工程塑料,汽车领域很少直接面对。比如余老师刚才介绍的材料,大部分是PP材料,但是在汽车领域里面有很多部件都是特种塑料,只是它在一些电控或者一些芯片等等这些很特殊的领域里面,但还是不可替代的一些材料去做的。目前汽车行业的发展也正好是有这个机遇,特种塑料在中国起步于20年以前,90年代的时候,目前我国整体上囊括了世界上所有的高性能的热塑性的塑料,并且可以规模化,满足汽车的需求。但是更重要的是特种材料加工的手段,你有了材料,但是没有低成本制造也没有办法应用,因为你不像做飞机。因此在新的机遇里面,特种塑料一定是一个大发展的机遇。很多器件当中,特种塑料跟镁合金的混杂,跟合金共同注塑,混杂在一起的。复合材料现在也在运用了。塑料最大的一个问题是不导热,在很多导热的情况下需要结合改性。另外塑料有很好的韧性,但是在刚性方面不如金属,所以会出现很多好的东西,尤其是航空里面,一层铝板,一层复合材料,冲击性和补偿性要非常高。另外热塑性材料,跟热固性材料相比有很多优势,热固性材料在连接上必须有一些铆接和胶结,而热塑性的很多材料,可以借助于激光焊,摩擦焊。解决了连接的问题,制造过程中可以整体制造,这也是热塑性材料的优点。

从双的角度来说,热塑性材料还可以再回收,没有化学过程,是物理的过程。回收之后还可以注塑,可以充分利用。像金发科技做的很多长纤维的,玻纤维的塑料改性材料,目前已经从它的强度、钢度和变形量做得和金属差不多了。它们相互替代,相互融合,这是材料的发展。塑料有塑料的好处,但是也需要实用厂去验证。一个材料的好坏,一个是材料的成本,第二加工成本,第三是能不能最终使用上。

主持人(余木火):好谢谢,下面有请熊芬女士,她对汽车材料是最熟悉的。

熊芬:我今天重点想谈一下关于在双碳背景下面新能源汽车材料扮演的角色及其发展方向,同时如何在传统燃油车的材料优势发挥更大优势,同时在关键领域作补短助长的材料创新。中国“双碳”目标的提出对化解全球气候危机、增强我国在全球治理中的话语权、促进国内产业转型升级具有重要意义,体现了大国的责任和担当。汽车产业双碳目标的达成对于推动上下游产业链绿色低碳转型,实现我国碳中和具有重要意义。目前国家各部委国家宏观层面对汽车行业提出了相关的要求,材料如何减碳助力碳中和,对我们提出了很大的挑战。东风汽车以BEV、PHEV、FCV多元化技术路线应对市场需求,建立了汽车“三电”系统的研发及产业化体系。首先在三电领域我们要围绕产品的隔热、导热、阻燃、轻量化、密封等方面重点研发材料属性,开发属于产品性能特有的材料,并且解决材料的相关的关键技术性能。其次在燃料电池我们完全自主掌握电堆催化剂、膜电极、双极板等关键核心技术。这需要整车产业链同心协力来攻克难题。

关于技术的策源地以及产业链的链长我们在轻量化方面也在做相应的布局和规划。材料如何助推产品的降碳减排,将继续以“五化”技术发展为核心,与材料产业链共同助力解决材料关键性能,为汽车发展赋能做出贡献。

主持人(余木火):尹建伟是来自于上汽的,上汽是汽车的老大,也在材料上面做了很多的工作。我们下面听一听他的高见,挑战与机遇。

尹建伟:首先非常高兴在协会的新材料分会的第一次高端论坛上和大家进行交流,非常感谢余教授的组织,还有邀请。我是来自上汽集团乘用车分公司的尹建伟,简单介绍一下我们中心实验室的团队。就像余教授说到的,我们中心实验室的团队,为上汽乘用车服务,我们主要的核心是搞材料的。我们整个上汽集团,乘用车有1万人左右,但是真正搞材料的人100个人左右。任何一款用在车子上的材料,都是我们这个团队来做一些基础的工作。在这个论坛上我们来谈供应链的安全,最后我们也能发现供应链的安全说到底,最根本的东西还是这些材料的安全。如果我们没有办法确保材料的安全,供应链的安全也是没有办法确保的。所以今天就从我的角度来谈一谈材料的机遇和挑战。

先讲挑战,任何事情好像说到你可能有挑战才有机遇。像整个在上汽乘用车我们做材料的就是这些人,平时得到的关注并不是特别多,一直在幕后做。但是今年由于疫情的缘故,尤其上半年的时候,尼龙双6,包括杜邦的POM都是处于短缺的状态。我们作为整机厂在供应链的安全受到挑战的时候,我们就去处理。像有些材料,尤其是一些高端的材料,在一些发动机周边,或者说一些关键的核心的零部件上,用的这些材料,还是要依赖于进口的。依赖于进口的话,当遇到一些突发性的,不可控的因素,包括疫情,甚至巴拿马运河堵塞的时候,我们就受到了挑战。既然有挑战,我们就谈到了机遇,前面我们发生了这样的问题。接下来我们觉得新材料分会的成立,它的时间特别好。我们遇到的一些挑战,我们大家一起梳理一下。看看我们车子上到底有哪些材料,它可能是进口的,还是单供的,然后会带来挑战的。我们针对这些材料接下来和各个合作伙伴也好,我们一起来看看,是不是我们有更多的方案可以去选择,这样子能够确保我们供应链的安全,我们材料的安全。看到台上各个同行,各位专家研究的方向,其实是非常多的。我们有研究金属的,有研究非金属的,有研究复合材料的。其实车商用的材料,它的类型是非常非常多的。我和我的团队主要是专注于内饰材料的。所以我想从机遇这块谈一谈我对内饰材料的一些想法。

内饰材料不外乎几种,用量最多的可能是塑料材料。第二多的就是一些织物和皮革的材料。皮革包括人造革,也包括一些天然的皮革。第三块我们分为装饰类的一些材料。原来我们的一些工艺,现在发展的趋势就是INS,IMD或者一些电镀,往高感知的方向去谈。前面熊主任也谈了很多关于材料的发展趋势。其实我们各个公司整个大的方向,肯定是差不多类似的。在轻量化,在一些大的方向上,智能化、电动化这些材料的趋势上,实际上大家比较类似的。

我分享一个点,上汽现在往高端去走,之前我们车子大概销售区间在八、九万到十几万的区间,他选择的材料可能是一种水平的。现在集团的战略,也是希望我们国产化的车子能够往高端去走。我们推出了R标,这些车子大概在30万-50万,我们在追求一些高感知的东西。它在内饰上的一些体现可能有几个方面。昨天跟徐秘书长聊到的时候,他聊到一个进口材料,日本东丽送给他一块眼睛布,这块材料非常好,防起皮的材料,这个材料对内饰来说也是卡脖子的一个材料。我们国内的皮革生产商,生产出来的材料,它的感知或者性能方面就要差一点。我们现在还是依赖于进口,要么就是日本东丽做得比较好的,或者意大利的。就是因为有这些垄断,或者我们国内的供应商没有办法去攻克这些东西,所以它的售价是非常高的。遇到疫情的时候,供应链是不安全的。在高感知的材料上面,我们希望和各位专家,各个企业大家能够一起推动这些材料的开发,还有应用。

高感知的材料和智能化是相关的,智能化包括一个透光的材料或者透波的材料,还有织物皮革材料,它能够和智能化互相联系起来,这个也是我们未来的一个机遇或者方向。

最后一点想谈一下环保。前面熊主任也讲到了,我们常规讲汽车内饰材料,低气味、低VOC,疫情来了,我们大家开始关注细菌或者病毒,所以上汽也开发了抗菌的一个方向盘,已经得到了开发,后面的车型可能会有运用。还有顶棚的面料,现在也是抗菌的面料,包括我们的空调系统里面的滤芯,是抗病毒、抗菌。在环保理念越来越大了,环保不仅仅是VOC的方向,还包括对于人体健康的关注方向,我认为它也是未来发展的一个机遇。我的几个分享大概就在这几个方面。

主持人(余木火):谢谢!下面请我们金发的周总!

周英辉:谢谢余老师!我觉得现在汽车行业的发展从阶段来讲我认为是一个历史性的时刻。借着这个“双碳”政策也好,包括整个行业的技术水平来讲,在全球汽车行业的地位上也是逐年在提升。最主要的是我们通过这些年的市场换技术,确实得到了很大的收益,也培养了大批行业从业人员,带动了GDP就不说了。

我提两条对机遇方面的建议,再提一些我们的警示吧。因为接着尹博士的话题,材料供应链安全更多依赖于材料国产化。我不知道在座各位是不是都从事塑料或者是橡胶或者是零部件加工,有没有其他的一些材料方面的企业或者是专家?我们更多关注零件比较大的塑料、橡胶,这部分对于我们国家国产化来讲可能还是做得相对充分一些。因为国家最早要求金属国产化,对于外企过来做合资厂有一个国产化的比例要求。我们随后进行的就是塑料和橡胶。其实车上还有很多材料,我认为还有很大的空间,比如车用涂料,基本上还是BASF、NIPPON、PPG这些企业,他们占比非常高,不知道国内企业有没有一些可以攻坚克难的?

另外随着轻量化也好、复合材料增加也好,还是电动化也好,会用到很多粘接剂。实际上一辆车,像BMWi3一辆车用胶黏剂就要用近200多米,凯迪拉克要用近400多米,这一块儿在国产化这一块儿还是有相当大的空间。包括各种功能性的,不管是粘接的、结构增强的,还有功能性的,如导热,密封,这些空间也很大。其实我们国家也有很多做胶的企业,但在汽车应用了解比较少,主要还是外企,像3M、汉高、杜邦。

刚才报告中提到数字化开发的一些软件,这块儿真的是国产化度非常低,因为我们自己也做一些模流的分析,后面也做一些零部件辅助的优化和分析。这块儿对材料企业属于跨界学科,但对我们做数字化开发很重要。

第二条建议就是我们产品的技术创新的需求很大,整个汽车材料的转型升级也带来了新的机会,最主要是从石油能源到新能源,终极解决方案还是从碳源走到太阳能、氢能、风能等,这个技术路线怎么走还是有很大挑战,但这里面机遇也是非常多。现在历史性的时刻其实也更有利于我们做这些行业的企业大胆去实践。实际上从主机厂角度来讲,更希望我们做一些实践,做一些尝试性的应用。

还有做材料的企业应该有材料自信,对我们整个行业的材料自信鉴于我们自身能力的搭建和提升。比如我们也搭建了一个材料方面的,甚至延伸到一些零部件验证方面的实验平台或者是应用评价,包括软件、硬件的,逐步的丰富自己的能力,这样给客户增强我们材料自信,提供实践应用数据,这块儿我们也有很大的空间能实现自身企业差异化的发展。

举个例子,一个外企在工程材料上非常强,但他们缺有意向出售他们工程材料的业务。他说跟我们中国企业竞争不过,这是非常浅显的一句话,但透露了我们中国企业的背景和机会。还有轮胎标识卡的事情,国外是强制执行,国内是建议执行。实际上作为消费者来讲,并不知道轮胎中的差异,我们关心大品牌安全,选轮胎就会选一些米其林等。国产轮胎企业在某些性能方面已经达到了同级别的轮胎使用要求,但是消费者他不一定知道这个事情,所以需要我们行业协会和主机厂一起去教育我们终端的消费者。通过什么呢?可以通过标准的东西。这个标识卡可以作为一个媒介去教育消费者,让他们认知到这个东西是满足什么使用标准,来增加消费者的使用信心,这个是作为终端消费者,也是我们做这个行业从业人员的责任吧。

警示方面来讲的话,面对现在的形势,既要大胆的创新,又要大胆的实践。但现在行业情况,社会上的热钱很多,资本逐利的情况下还是要实现行业协同,有序发展。不能从传统石油、煤高耗的形式转变成另外一种资源高耗的形式。比如电动车里面的锂、钴等矿含量并不多,从长远发展来讲还是要综合考虑我们电的问题,制定一个相对绿色长期可持续的技术路线,包括我们的氢源的问题。现在华能集团也开始建微储能站,智慧储能的站,把新的能源组织起来。当然也涉及到矿产资源的问题。

所以我呼吁我们这个行业要科学、理性,要全面考虑长久的发展,不能靠资本的催动一窝蜂全上。这里面有几个典型例子,比如降解材料的行业,很多企业产能上了,但是销售成了问题,因为下游拉动,现在还拉动不起来。第二个例子就是整车拆解这一块儿,不管是从行业还是从用户来讲,应该影响到国家或者是行业政策制定,这是尽快要提上日程来细化行业解决方案的。第三个就是电池生产、回收、再利用,看怎么实现有序可控的产业链状态,也需要我们行业或者是行业从业人员做大量的工作。

最后我想总结一下我们现在这个行业总的来讲还是风风火火,机遇很大,挑战更大,时间也很紧迫,任重道远,希望同行一起努力。谢谢大家!

主持人(余木火):谢谢!周总提出的几个概念给我们峰会讨论。一个是材料自信,我们国家制定标准,实际上很多已经不比国际上差了,但就是影响力还不够。第二个方面“回收”,整个汽车材料的回收,这也是很大的市场。

下面请天合光能的高总。

高晓燕:感谢余教授。天合光能一直致力于用太阳能造福全人类。现在在“双碳”政策的要求下,对太阳能行业来讲是非常大的机遇。我们公司除了在做一些光伏电站和BIPV业务外,也在做光伏跟车辆结合的业务。光伏车顶取代原有车顶的同时不仅节能,还产能。因此在降低碳排放问题上,我认为作用还是非常明显的。

天合光能拥有光伏行业国家级重点实验室,在这个实验室里面我们拥有全球领先的技术和检测设备,同时在光电转换效率方面我们突破了23项世界纪录,因此虽然车顶面积很小,但我们仍然能让有限的面积产生巨大的效能,为新能源车源源不断提供能源。在性能上由于它在不断的发电,就能不断给电池充电,可以有效的减少动力电池满充满放次数,从而有效延长动力电池的使用寿命。

另外动力电池目前市场上售价是700到1000块钱每度电的成本。而太阳能车顶不断的发电过程中,它所多发出来的电相当于给这个动力电池进行了一次零体积、零成本的扩容。这对于整个经济性也好,以及性能上都有非常大的作用。

除了经济性及性能方面的优势,光伏车顶对于用户体验也是非常友好的,可以有效减少充电时间和充电成本。举个例子来讲,五菱迷你,如果每天只是上下班用来做通勤使用,往返30公里,配上光伏车顶,基本上可以长达一个月时间不用充电,当然除了阴雨天的情况,所以它整体的效能是非常好的。

我们除了车顶上的应用,也在考虑车身其他结构上是不是有更多的应用来增加光伏的使用面积。刚才周总也提到了太阳能。目前我们的光伏车顶使用的是玻璃,以后是不是可以做轻量化的改进,用轻量化的材料来取代玻璃的应用,能更好的减轻车身的重量,更加延长续航里程。

刚才我们讲到续航里程,对于现在新能源汽车来讲,续航里程是大家比较关心的问题。我认为至少在用光伏车顶以及未来光伏车身的情况下,哪怕车辆在路上没有电了,它通过太阳能不断的发电,至少还可以支撑到用户找到下一个充电站,在安全保障方面我觉得还是给现阶段广大电车使用的终端用户提供了一些保障。

主持人(余木火):谢谢!天合光能在这个行业里面是龙头,我去过他们公司,有国家重点实验室在他们这儿。所以这个车用太阳能电池我觉得是很好的事情。刚才说五菱这个车型,一个月可以不充电,这个事我觉得对电动车的发展可能是一个里程碑的意义,非常有意义。同时像豪华车夏天晒得很热,也是一个点。下面看看各位观众有什么问题跟台上的嘉宾进行交流。有吗?

观众提问:我是中汽协会的,原来大量搞国际合作。刚才台上几位专家提过我们相当一部分材料是靠进口,我感觉汽车材料方面从整个汽车产业链的构成来说还应该算是一个弱项。之前我也跟一些专家们讨论过,也看过国外的,尤其是日本和德国他们做得非常好,我问过他们最大问题是什么。他们说是长效结合,这一块儿我们问题比较多。我这个问题是什么呢?你们都是专家,而且今天邀请的嘉宾很全,有高校搞理论的,也有应用企业的,又有材料的供应公司,你们认为我们现在应该怎么做,学校、企业几方面到底如何结合,如何做才能更快的使我们材料发展上来?谢谢!

陈春海:谢谢!这个问题我来回答吧。目前厂校结合我们做的循环不够,大部分循环是,我们做研究的会跟直接做材料厂的人合作。材料厂最终的应用反馈很少。如果能把材料厂加学校的研究,再加应用场合试错的结果给我们,就会使这个材料发展很多。比如汽车吧,我们做一款材料很少说拿回去就用,用两次也不行啊,不会直接让你试用的,所以这个最终的试错不够。在试错之后,对材料研究转移到另外一个话题,有时候说怎么损失那么大?只问怎么这样,不问为什么会这样?大学老师会问为什么这样,重点是解决问题。所以只要最终用户真正把结果返回来,我们都会去改的。总是说怎么把材料性能这样提高、那样提高,我们好好思考为什么要这么做?总之,最终用户对我们中间厂商的最终试错机会能不能多给一点?真正大循环起来,而不是一个小循环,这样的材料就有发展了。

主持人(余木火):材料跟汽车结合的点周总也提到了,台架实验的平台。我觉得这个对新材料在汽车上的应用,以及提高我们国家车用材料的质量水平是一个很重要的。现在各个主机厂自己有一些台架实验,但这个台架实验如果没有列入主机厂的研发任务里面,即使列进去了,一年也只能安排一两次,所以我在想我们接下来看看行业里面能不能跟政府共同策划一个评价平台。为什么我们中国的材料比日本、德国差一些?就差那么一口气,就是因为改进的整个循环。我们陈教授说的正是循环没有闭环,可能知道理论怎么走,但没有验证的平台。

周英辉:不好意思,我补充两句。这个问题还可以归结为两个方面。第一个就是高校解决的可能更多是科学问题,企业或者是用户更多解决的是工程问题,所以这两个还是有差距。最终需要几方一起合作,比如材料研发、零部件研发,最终到主机厂的应用验证,这里面涉及到三方或者是四方高校、企业、零部件加工、主机厂。所以是需要从材料设计到零部件设计、实验到整车认证,是三方或者是四方合作的过程。所以确实需要协调,所以余老师提的平台建议是非常有必要的,也是我们企业一个努力的方向。谢谢!

主持人(余木火):我们再提一个问题,时间已经12点半了。如果没有的话我再说几句。

很高兴今天得到大家的支持来出席这样一个论坛,我们这是第一次。罗副秘书长说希望我们每年的供应链大会都有一个材料论坛。首先感谢大家支持这个论坛,支持这个活动,支持我们车用材料的发展。

第二个车用新材料这一块儿的工作任重道远,材料品种也非常多。我们利用新材料这个平台梳理己见,推进工作。比如第一件事情是不是可以梳理出一些材料组成、材料生产到零部件应用一条龙的推进工作,让主机厂也参与、零部件参与、材料厂商,国家给予支持,甚至民间资本也能支持,推动我们迫切需要新材料的发展。所以接下来可能达成共识,我们愿意梳理出几个项目作为示范。

同时我也希望有一批主机厂能从改变汽车结构的角度,比如我今天说大模块的角度做一些探索,真正改变我们中国汽车工业,利于跟电动车的结合走出一条新路来。现在是汽车大国,我们保有量、销售量都第一的基础上能成为汽车强国,成为全球最有竞争力的汽车产业的国家。所以我们不管从碳排放还是汽车产业的壮大,中国制造业,中国梦的实现过程中,汽车产业都是一个主力军。在这个主力军里面它的底层基础就是材料,所以我们材料人要为这样一个强国梦齐心协力,把车用材料搞好。

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