“碳秘”HRC，看碳纤维如何带动汽车材料变迁

2023年01月11日

如果说“人类文明的发展史，就是一部利用材料、制造材料和创造材料的历史”，那么，整个汽车工业史就是汽车材料的变迁史。

早期汽车由马车改良而来，当时木材是汽车的主要材料，直到1906年，木材在汽车材料中的占比仍然超过60%。20世纪初，随着钢铁产量的大幅提升及其复杂成型加工技术的突破，汽车结构中的木质部件逐渐被钢铁所取代，汽车材料开始进入“漫长的钢铁时代”。

直至现在，钢铁在汽车材料中的应用依然占据着大幅比重，只不过，随着全球范围内的节能减排政策倒逼燃油车轻量化、电动汽车的续航里程提升也催生轻量化需求，汽车轻量化材料开始登上舞台。

目前汽车轻量化材料主要有高强度钢、铝合金、镁合金和碳纤维复合材料。从减重效果来看，碳纤维最好，随后是镁合金、铝合金和高强度钢；从减震性能上来看，碳纤维材料的表现也是铝合金和热成形钢等无法比拟的；在疲劳耐久性能方面，碳纤维甚至是钢材的10倍。不过从成本方面看，高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维呈现递增的态势。

图片来源：华福证券

也正是受制于高成本的桎梏，碳纤维在乘用车上的应用近10年内才开始真正普及。2012年，宝马i3的碳纤维车身开启了碳纤维复合材料在乘用车上的应用，也让一系列复合材料解决方案提供商看到了新商机，并纷纷入局，这其中，HRC便是先行者之一。

HRC成立于2014年，这个时间节点，按照HRC汽车事业部总经理骆涛的话来说，是国内最早入局汽车碳纤维材料领域的公司之一。成立一年后，HRC就在江苏常熟设立了首个高性能轻量化碳纤维零部件量产基地；成立的第三年，HRC便开始承接国内首个碳纤维汽车零部件量产项目。

2023“碳秘”HRC媒体技术开放日活动，图中站立讲解的为HRC汽车事业部总经理骆涛；图片来源：HRC

骆涛先生在2023年“碳秘”HRC媒体技术开放日分享会上透露，近几年碳纤维复合材料的优势日益凸显，事实上车身80%的零部件都可以用碳纤维替代。不过鉴于碳纤维的高成本，如果在单车上大规模用碳纤维替代其他材料，势必会抬高车辆价格，让大多数消费者可望而不可及。那么问题来了，碳纤维到底该不该在大众市场主流车型上大规模应用，又该如何用？

对这一问题，HRC一直倡导的理念是“将合适的材料用于正确的地方”，在关键的位置使用碳纤维，并从材料、产品和工艺等方面进行整体设计。例如大型SUV上的C柱加强梁，通过使用连续纤维热塑预浸料模压+注塑成型，取代了原有铝合金件，实现补强；在保证质量不变的前提下，C柱加强板提高了车身扭转刚度，达7.5%。除此之外，A/B柱加强梁、侧裙加强梁等车身结构件、顶盖/机盖等车身覆盖件以及内外饰件等都可以使用碳纤维。

“碳秘”HRC活动碳纤维应用分享；图片来源：HRC

HRC认为，碳纤维的大规模量产并非指碳纤维材料在单车上的普遍大量应用，而是指能够在普通车型上局部使用，从而达到行业的大规模量产。秉持这一概念，骆涛先生透露，近几年，碳纤维的应用车型开始不断下乘，HRC也计划开始配套40-50万甚至是30万元以上的车型。

工欲善其事，必先利其器，在汽车业务快速发展期间，HRC与欧洲领先的科研机构德国弗劳恩霍夫化学研究院达成了长期战略合作伙伴关系，并共同成立了ACTC，即国内首个以汽车轻量化为主要研发方向的复合材料技术中心，专注于量产技术的研究，为自身业务拓展提供了坚实的基础，同时通过双边或多边的具体研发项目支持并配合中国整个汽车产业，包括主机厂、材料及其他供应商和价值链。

“碳秘”HRC活动ACTC内部参观；图片来源：HRC

近几年，HRC汽车业务迅速发展，已成为中国领先的碳纤维零部件供应商。据骆涛先生透露，当前HRC在国内碳纤维汽车零部件市场大约占据70%的市场份额。数据背后，是HRC的核心优势在支撑。其一便是其突出的研发能力，“HRC员工800多名，其中研发人员占总人数20%以上，”骆涛说道，资深庞大的研发团队，能力覆盖材料验证、结构设计、仿真分析、模具夹具开发、工艺开发、制程优化和产品开发七大模块，能够从材料出发，以应用为导向，进行双向的推导和开发，从而拥有客户定制化能力。

针对碳纤维产品的制造，HRC具备专业、成熟的过程制程能力，从备料、铺层、成型到CNC加工、装配、检测再到涂装等，可以稳定地为主机厂提供技术服务。在常熟占地15000平方米的汽车零部件量产中心，HRC配备了高压RTM、湿法模压、热塑性材料注塑成形、纤维缠绕、C-SMC、PCM、热压罐等多种主流领先的复合材料加工工艺及设备，因此拥有了业内稀缺的工业化零部件量产能力，而这也形成了其一大优势。