焦点观察：先进复合材料助力未来出行

2022年全球新能源汽车市场销量突破1009.12万辆，占整体市场14%，我国新能源汽车突破1000万辆，预计2023突破1900万辆，未来新能源汽车在我国占比会越来越高。国家轻量化材料成形技术及装备创新中心的黄家奇表示，发展新能源汽车是实现汽车产业碳中和的主要途径。

国家级创新平台围绕国家对轻量化材料、成形制造工艺及装备的重大需求，开展轻量化材料生产制备技术、构件成形制造工艺、数字化成形装备/生产线等关键共性技术研究及成果转化工作；建立轻量化材料、成形工艺与装备设计、研发、试验、检测.中试一体化创新生态体系；打造世界一流的轻量化材料及成形制造技术与装备创新机构。

【资料图】

黄家奇 | 国家轻量化材料成形技术及装备创新中心

以下为演讲内容整理：

2022国内车市表现及未来政策趋势

首先是整个新能源市场的表现。

从工信部发布的第一季度新能源车市表现来看，国内新能源车辆在2023年一季度产销增长了三成，这对汽车行业来说是非常利好的消息。从2022年整体全年来看，全球新能源产销量达到1000多万辆，占整体市场14%。在国内整体保有量也突破了1000万辆，预计2023年能达到1900万辆，新能源仍然是汽车产业发展必争之地。同时全球新能源市场的渗透率达到14%，增长突破137%，进入了快速增长期。渗透率越高，未来新能源车辆的占比就会越来越高。

国内2022年新能源乘用车的销量688.7万辆，渗透率达到25%，这是非常高的比重。按照车型来看，纯电动汽车仍然是最主流的车型，占比81.9%，其次是插电式混动，占比不到17.9%，燃料电池相对来讲较小众，应用场景仅占比0.2%。

新能源商用车销量33.8万辆，也有一定增长，渗透率也达到10.2%。卡车渗透率较低，中大型客车渗透率达到50%，比如新能源车、大巴、公交车等等。氢燃料电池汽车主要为商用车，2022年销量为3367辆，保有量13367辆，其中销量排名比较靠前的是北汽，使用的车型以重卡、公交车为主。

发展新能源汽车的意义，第一是能源安全问题，2022年中国石油的对外依赖程度达到72%，这是非常高的数字，其中交通领域达到70%以上。未来终端需求仍然保持高增长态势，面对日益复杂的国际环境，发展新能源汽车可以大幅度减少对石油的依赖。第二是新能源汽车是实现碳中和、碳达峰的目标的主要途径，纯电动汽车比传统燃油汽车碳减的减排潜力更高。

发展新能源汽车的技术路径之一就是轻量化，但是在创新技术应用的同时，也要重视规范技术。进而有效的衔接主机厂、零配件商，以及对应的材料商，还有技术提供商，在遵守标准规则下，才能更好的创新对应的技术。

未来新能源汽车仍然要抓住十四五的机会。现阶段主机厂及其他厂商都在进行整合，如何在竞争的产品里面脱颖而出，进一步提升对应产品力，给客户带来更好的驾驶体验，这都需要进一步思考。

车辆先进复合材料及工艺应用

复合材料是由基材和对应的加强部分组成的，具有两种以上的核心材料。常见的有LFT、SMC、CFRP等等。

图源：嘉宾演讲材料

做产品更多是在做目标设定，要做好一个产品，从造型能力、材料应用能力、结构设计能力、仿真分析、样件制造、以及性能验证、质量保证、成本控制，项目运控和人员能力都是非常重要的要素，而不是简简单单的按照原有设计的边界条件进行替代。

以复合行李箱开发为实例，在材料选择上，基于碳纤维复合材料优异性能，采用RTM工艺并根据设计需求做铺层，最终完成开发；在结构设计上，对比原钣金设计方案，基于边界条件、孔位信息、成型性等设计约束，制定RTM工艺复合材料替代设计方案，满足产品性能需求的同时实现减重39%。在性能分析上，围绕模态、表面刚度、扭转刚度、弯曲刚度等方面进行CAE仿真，发现复合材料行李箱性能均能满足设计要求，其中模态、表面刚度性能对比原钣金件性能更优；在样件制备上，开发RTM简易模进行复合材料后行李箱样件制定，并进行整车主检装配验证，满足尺寸、精度、功能等均满足设计要求；在性能验证上，从材料、部件至整车，开展全面的性能验证，包括高低温、落球冲击、可靠性验证等，各项性能均检测合格。

图源：嘉宾演讲材料

根据实例可以看到，关于材料选择、结构设计、性能分析以及制作，都是非常短平快的产品开发案例。未来还会有更多具有减重空间产品，在保证强度和刚度的前提下，通过不同材料的选择以及材料工艺实现减重。

总结

中国机械科学研究总院集团有限公司是国资委直接监管的96家央企之一，目前累计取得各类科研成果7000余项，目前有两个国家级的牌子，第一个是国创中心，第二是先进技术与装备国家重点实验室，主要围绕国家对轻量化材料、成形制造工艺及装备的重大需求开展轻量化材料生产制备技术、构件成形制造工艺、数字化成形装备/生产线等关键共性技术研究及成果转化工作；建立轻量化材料、成形工艺与装备设计、研发、试验、检测、中试一体化创新生态体系；打造世界一流的轻量化材料及成形制造技术与装备创新机构。

（以上内容来自国家轻量化材料成形技术及装备创新中心黄家奇于2023年4月18-19日在2023第三届车身及内外饰大会发表的《先进复合材料助力未来出行》主题演讲。）