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汽车轻量化材料竞争格局

长城汽车CFRTP方案比钣金减重30%、比传统CBS减重16%,坦克700底护板强度达钣金2~3倍——2025年的汽车轻量化赛道上,材料不再是"配角",而是决定整车性能的战略变量。雅式橡塑网案例集梳理了轻量化材料在车身、底盘、座椅等核心领域的竞争格局与技术路线。

技术路线一——连续纤维增强热塑性复合材料

CFRTP:从B柱到电池包的全面覆盖

连续纤维增强热塑性复合材料是当前轻量化材料竞争中最活跃的技术路线。长城汽车基于CFRTP的轻量化CBS技术,以B柱加强件为例实现比钣金减重30%、比传统CBS减重16%。同等重量条件下,新一代CBS能承受的顶压力比钣金方案提升50%。

CFRTP的竞争优势在于其层合结构可依据力学特性进行精准设计。通过单层、多层叠构的灵活组合以及0°至多向纤维铺层优化,使材料在不同受力工况下展现定向增强优势。模压-注塑一体化Hybrid Molding实现一步成型,生产节拍和传统注塑CBS一致,一般在1~2分钟之间。

连续纤维复合材料在底盘防护的应用

长城汽车坦克700所搭载的发动机底护板,采用高性能连续纤维热塑性复合材料+混合成型工艺,从原材料复合、铺层设计到高精度模内注塑与模压成型,使材料性能得到精准定向控制。强度为传统钣金方案的2~3倍,抗冲击性能为传统钣金方案的3~5倍,重量仅1.78kg。

该方案为国内首次应用,开创了连续纤维复合材料在汽车底盘防护领域工业化应用新范式。复合材料模压主结构的密度远低于钣金方案,但其纤维定向铺设带来的力学性能可超越钣金方案,实现大幅减重30%~50%。

技术路线二——高性能热塑性复合材料内饰件

FiberLoop:单一材质体系兼顾轻量化与可回收

佛吉亚FiberLoop采用高取向度聚合物纤维作为增强体,与热塑性聚合物基体构成同质体系。作为单一材质体系,该材料可直接回收再利用,同时高强度低密度特性有效减轻车身重量。

该技术在工艺端同样具备竞争力——将复合材料骨架的快速成型与功能性注塑集成于单一模具系统内进行一次成型,替代传统多步骤组装工艺,大幅缩短生产周期,显著降低制造成本。

高性能聚丙烯复合材料在尾门上的突破

案例集中的某车企采用高性能聚丙烯复合材料,通过结构拓扑优化、高分子材料改性、精密模具加工、成型连接工艺及全流程质控体系的协同创新,行业内首次将塑料尾门应用在MPV车型上,并集成扰流板、牌照板等子零件。该塑料尾门采用外板PP-EPDM-TD30+内板PP-LGF40材料方案,缩减子零件数量超过5个,相比金属材料方案减重超过4kg,减重比例达到25%。

技术路线三——TRB技术在座椅骨架上的应用

变厚度轧制技术替代多板焊接

新泉股份的TRB技术在汽车座椅骨架上的应用,将靠背上两侧板和座盆侧板分别用单个TRB板替代原设计中2至4块焊接在不同位置的板件。通过FEA计算应力分布、给部件分段并定义不同厚度,确定每一段最优的厚度。

这一设计使座椅骨架更轻,应力分布更均匀,结构更稳定。原设计靠背侧板和坐盆侧板上分别有2至4块板焊接在不同位置用来增加侧板强度,用TRB设计后均可用一个TRB板替代,缩短工艺流程,节省装配时间和成本。

减重9%以上,整车应用空间广阔

用TRB技术设计的骨架比原骨架总成重量减少1公斤以上,前排座椅加到一起可以减重超过2公斤,较六向电动整椅骨架减重约9%左右。如果进一步应用TRB到零重力座椅或者后排骨架上,整车座椅减重可观,特别是应用到电动汽车上,可一定程度减少其能耗、增加续航里程。

随着TRB加工技术的提高和加工成本明显降低,TRB板金件越来越多地应用到汽车骨架结构的设计中。该项技术还可以发散应用到较重、较复杂的座椅结构上,比如零重力座椅、女王座驾等。

轻量化材料的综合竞争格局

三大路线各有所长

CFRTP在车身结构件和底盘防护件上优势明显,强度高、减重幅度大,但模具投入较高。连续纤维复合材料在底盘领域开创了工业化应用新范式。高性能热塑性复合材料在内饰和尾门等外观件上更具竞争力,集成度高、设计自由度高。TRB技术在座椅骨架等金属替代领域独树一帜,零件数量减少、结构更稳定。

成本与量产成为竞争关键

虽然模具投入较高,但一旦量产,一体化成型周期短且易于实现自动化生产,单件成本得到有效控制。长城汽车的新一代CBS技术与钣金加工过程相比降低了能耗、减少了碳排放;与传统CBS相比,通过CFRTP材料的引入降低了比热容,提高了导热系数,不仅降低了能耗,而且缩短了烘烤的工艺节拍。

在轻量化材料的竞争中,谁能率先解决"性能达标、成本可控、量产可行"的铁三角,谁就能在下一阶段的规模化应用中占据先机。
点击阅读报告原文: 雅仕橡塑网:第一届汽车零部件材料、工艺创新应用案例集2025年(16页)
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