我們先認(rèn)識一些復(fù)合材料相關(guān)的縮寫：

 

FRP：Fiber Reinforced Plastics，纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料，有CFRP、GFRP、AFRP、BFRP等。生產(chǎn)方法分兩大類，即濕法接觸型和干法加壓成型。
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SMC：Sheet Molding Compound，片狀模塑料，干法制造不飽和聚酯玻璃鋼制品的模塑料。
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BMC：Bulk Molding Compound，團(tuán)狀模塑料，半干法制造玻璃纖維增強(qiáng)制品的模壓中間材料。
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RTM：Resin Transfer Molding，樹脂轉(zhuǎn)移模塑成型。
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GMT：Glass Mat Reinforced Thermoplastic，玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料。
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LFT：Long Fiber reinforced Thermoplastics，長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料。
SMC（片狀模塑料）
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SMC復(fù)合材料是Sheet molding compound的縮寫，即片狀模塑料，是一種干法制造不飽和聚酯玻璃鋼制品的模塑料。主要原料由GF（專用紗）、UP（不飽和樹脂）、低收縮添加劑，MD（填料）及各種助劑組成。
SMC在二十世紀(jì)六十年代初首先出現(xiàn)在歐洲，在1965年左右，美、日相繼發(fā)展了這種工藝，此后快速增長，廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸車輛、建筑、電子/電氣等行業(yè)中。我國于80年代末，引進(jìn)了國外先進(jìn)的SMC生產(chǎn)線和生產(chǎn)工藝。
SMC在汽車工業(yè)中的應(yīng)用
1953年世界上第一部FRP汽車——GM Corvette制造成功，玻璃鋼/復(fù)合材料即成為汽車工業(yè)的一支生力軍。但傳統(tǒng)的手糊成型工藝只適于小批量生產(chǎn)，無法滿足汽車工業(yè)大規(guī)模的需要。
20世紀(jì)70年代開始，由于SMC材料的成功開發(fā)和機(jī)械化模壓技術(shù)以及模內(nèi)涂層技術(shù)的應(yīng)用，使玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車應(yīng)用的年增長速度達(dá)到25％，進(jìn)入汽車玻璃鋼材料發(fā)展的第一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。
20年代90年代初，隨著環(huán)保和輕量化、節(jié)能等呼聲越來越高，以GMT（玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料）、LFT（長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料）為代表的熱塑性復(fù)合材料得到了迅猛發(fā)展，主要用于汽車結(jié)構(gòu)部件的制造，年增長速度達(dá)到10～15％，掀起第二個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。
? ? ? ?SMC（片狀模塑料）在汽車及動(dòng)力電池包中的應(yīng)用? ? ? ? ?
玻璃鋼/復(fù)合材料汽車零部件主要分為三類：車身部件、結(jié)構(gòu)件及功能件。?
1、車身部件，包括車身殼體、車蓬硬頂、天窗、車門、散熱器護(hù)柵板、大燈反光板、前后保險(xiǎn)杠等以及車內(nèi)飾件。這是玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車中應(yīng)用的主要方向，主要適應(yīng)車身流線型設(shè)計(jì)和外觀高品質(zhì)要求的需要，目前開發(fā)應(yīng)用潛力依然巨大。主要以玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料為主，典型成型工藝有：SMC/BMC、RTM和手糊/噴射等。?
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2、結(jié)構(gòu)件：包括前端支架、保險(xiǎn)杠骨架、座椅骨架、地板等，其目的在于提高制件的設(shè)計(jì)自由度、多功能性和完整性。主要使用高強(qiáng)SMC、GMT、LFT等材料。
3、功能件：其主要特點(diǎn)是要求耐高溫、耐油腐蝕，以發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件為主。如：發(fā)動(dòng)機(jī)氣門罩蓋、進(jìn)氣歧管、油底殼、空濾器蓋、齒輪室蓋、導(dǎo)風(fēng)罩、進(jìn)氣管護(hù)板、風(fēng)扇葉片、風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)圈、加熱器蓋板、水箱部件、出水口外殼、水泵渦輪、發(fā)動(dòng)機(jī)隔音板等。主要工藝材料為：SMC/BMC、RTM、GMT及PA/GF等。?
4、其他相關(guān)部件：如CNG氣瓶、客車與房車衛(wèi)生設(shè)施部件、摩托車部件、高速公路防眩板和防撞立柱、公路隔離墩、商品檢測車頂柜等。
SMC在美國汽車工業(yè)中的應(yīng)用
玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車上應(yīng)用最廣泛，工業(yè)科技水平最先進(jìn)的，首推美國。??
? ? ? ?SMC（片狀模塑料）在汽車及動(dòng)力電池包中的應(yīng)用 ? ? ? ?
美國是世界上第一大玻璃鋼/復(fù)合材料生產(chǎn)與消耗國，在汽車上大量采用玻璃鋼/復(fù)合材料，使汽車輕量化取得了顯著效果。
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一些應(yīng)用實(shí)例如下：
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1）GM EV1全FRP車身電動(dòng)汽車，包括SMC車頂、SMC發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、SMC后背廂蓋、SMC車門、RRIM前翼子板、RRIM前后面板、RRIM后角板和后輪襯板、SRIM全空氣動(dòng)力學(xué)前面板、玻纖增強(qiáng)PUR儀表板、RTM底盤。??
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2）Ford Calaxy前端支架（GMT）、Focus/C-MAX前窗下飾板（SMC）、Thunderbird前端板、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板、前翼子板、后背廂蓋、后座蓋板（SMC）、Cadillac XLR門板、后背廂蓋、翼子板、前端板（SMC）、Lincoln Continental發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、翼子板、后背廂蓋（SMC）等。?
3）Chrysler Crossfire后導(dǎo)流板、擋風(fēng)玻璃蓋板/a-立柱（SMC）；Maybach 后背廂蓋（SMC）；Alfa Romeo Spider和Smart Roadster等的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板、后背廂蓋（SMC）等。?
SMC在歐洲汽車工業(yè)的應(yīng)用
在歐洲，英、德、法、意、瑞典等國家較早采用了玻璃鋼/復(fù)合材料汽車部件。目前玻璃鋼/復(fù)合材料已在梅德賽斯－奔馳、BMW、大眾、標(biāo)致－雪鐵龍、沃爾沃、菲亞特、蓮花、曼恩等歐洲汽車廠的轎車、客車和載貨車等各種車型中大量應(yīng)用。汽車復(fù)合材料年消耗量約占其復(fù)合材料年產(chǎn)量的25％左右；其中35％左右的SMC、80％以上的GMT與LFT均用于汽車部件制造。
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最新應(yīng)用實(shí)例如下：?
1）梅德賽斯－奔馳轎車：CL coupe 后背廂蓋（SMC），運(yùn)動(dòng)型 Coupe 后尾門（SMC）；SLR天窗、隔音罩、通風(fēng)側(cè)板、后擾流板（SMC）；S系列后保險(xiǎn)杠支架（GMT/LFT）；E系列車燈反射罩（BMC）等。
? ? ? ?SMC（片狀模塑料）在汽車及動(dòng)力電池包中的應(yīng)用? ? ? ?梅德賽斯－奔馳Coupe車型SMC后尾門??
2）BMW 3系列Touring和X5的后擾流板（SMC）、BMW Z4硬頂（SMC）、BMW系列后保險(xiǎn)杠支架（GMT/LFT）、BMW 5系列車燈反射罩（BMC）等。?
3）VW Touareq/Polo GT1/Lupo GT1/FS1后擾流板（SMC）、VW Golf R32 發(fā)動(dòng)機(jī)蓋（SMC）、Audi A2分割式儲(chǔ)物箱（SMC）、Audi A4可折疊型后背箱蓋（SMC）、VW Golf A4車燈反射罩（BMC），以及Golf全復(fù)合材料車身電動(dòng)車。
? ? ? ?SMC（片狀模塑料）在汽車及動(dòng)力電池包中的應(yīng)用
?全FRP車身電動(dòng)車?
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4）標(biāo)致607備胎箱（LFT），標(biāo)致405保險(xiǎn)杠支架（LFT），標(biāo)致807后尾門、翼子板（SMC）；以及雪鐵龍系列Berlngo車頂模板（SMC），Xantian前端支架（LFT），AX尾部底板總成（GMT），C80后尾門（SMC）等。
5）Volvo XC70、XC90、V70后尾門（SMC/BMC）以及Renault Espace后舉升門、側(cè)門、側(cè)護(hù)板及車頂（SMC）和Mosaic前端結(jié)構(gòu)骨架總成（LFT）、車燈反射罩（BMC）。?
6）在梅德賽斯－奔馳Actros/Actros Megaspace、MAN TG-A和F2000、Volvo FH/FM系列、Renault Magnum/Premium/Midlum、Premium H130以及Scania以及Iveco Stralis等新型重型載貨車車型上，均大量使用以SMC為主導(dǎo)的復(fù)合材料。
? ? ? ?SMC（片狀模塑料）在汽車及動(dòng)力電池包中的應(yīng)用
復(fù)合材料在重型載貨車典型應(yīng)用實(shí)例——MAN TG-A
? ? ? ?SMC（片狀模塑料）在汽車及動(dòng)力電池包中的應(yīng)用??Volvo FH/FM系列用D12發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼??
SMC在日韓國家應(yīng)用情況
日本采用玻璃鋼/復(fù)合材料的步伐和進(jìn)展要落后很多，主要原因是日本冶金工業(yè)發(fā)達(dá)，鋼材質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。直到20世紀(jì)80年代中期，日本才正式開始積極研究開發(fā)FRP汽車部件，并轉(zhuǎn)入規(guī)模生產(chǎn)，其中大部分采用SMC工藝，而且呈逐年上升趨勢。韓國汽車工業(yè)基本上走日本汽車材料發(fā)展之路。?
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SMC在中國汽車工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
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到20世紀(jì)80年代中后期，中國汽車工業(yè)逐步改變了傳統(tǒng)手糊工藝單一作業(yè)模式，通過技術(shù)引進(jìn)與消化吸收融入了SMC、RTM、噴射等工藝技術(shù)，形成了一定的規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)與能力，零部件質(zhì)量大幅提高。我國汽車復(fù)合材料的大規(guī)模應(yīng)用始于引進(jìn)車型上，也在自主開發(fā)的一些車型上得到應(yīng)用，尤其在近幾年來取得了長足發(fā)展。
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SMC（片狀模塑料）在汽車及動(dòng)力電池包中的應(yīng)用? ? ? ? ?
轎車方面的應(yīng)用
目前我國轎車進(jìn)口車型的復(fù)合材料部件基本沿用原廠設(shè)計(jì)，部分實(shí)現(xiàn)本地化生產(chǎn)配套，但相當(dāng)一部分部件依然需要進(jìn)口；國產(chǎn)品牌轎車上復(fù)合材料部件還較少使用。?
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應(yīng)用實(shí)例：
1）北京奔馳300C油箱副隔熱板（乙烯基酯SMC）；
2）北汽二代軍車――勇士系列的硬頂、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、翼子板（手糊FRP）、前后保險(xiǎn)杠、蓄電池托架（SMC）等；
3）鄭州日產(chǎn)銳騏（SUV）頂飾件總成、中隔窗（SMC）；
4）東風(fēng)雪鐵龍標(biāo)致307前端支架（LFT）；
5）上汽榮威的底部導(dǎo)流板（SMC）；
6）上海通用別克凱悅、君悅的天窗板（SMC）、后靠背骨架總成（GMT）；
7）上海大眾帕薩特B5底部防護(hù)板（GMT）；南汽名爵（MG）車頂（SMC）；
8）奇瑞在新車型開發(fā)中設(shè)計(jì)使用SMC制造車門。
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客車方面的應(yīng)用
玻璃鋼/復(fù)合材料在國內(nèi)大型、豪華客車中均有應(yīng)用，幾乎囊括如金龍、西沃、安凱、宇通、丹東黃海、福田歐V等所有客車廠家的所有車型，涉及應(yīng)用部件有前后圍、前后保險(xiǎn)杠、翼子板、輪護(hù)板、裙板（側(cè)圍板）、后視鏡、儀表板、倉門板等。由于此類客車部件類多、較大、量小，一般采用手糊/噴射或RTM工藝成型。?
在中小型客車中，玻璃鋼/復(fù)合材料也有廣泛應(yīng)用。如南京依維柯S系列車的SMC前保險(xiǎn)杠、手糊/RTM硬頂、BMC前大燈反射罩，都靈V系列車的SMC豪華面罩、電動(dòng)門總成、三角窗總成、后行李廂門總成和FRP后圍總成等。近年來，玻璃鋼/復(fù)合材料在微型客車領(lǐng)域應(yīng)用有所增加，而且有應(yīng)用SMC、RTM工藝逐步替代傳統(tǒng)手糊工藝的趨勢。??
SMC在電動(dòng)汽車電池包中的應(yīng)用
隨著最近兩年電動(dòng)汽車的快速崛起，為了提升續(xù)航里程，整車對輕量化要求仍然強(qiáng)烈。復(fù)合材料在電池包殼體上取代金屬，也不斷取得進(jìn)展。SMC應(yīng)用于電池包殼體，有以下優(yōu)勢：
1、SMC產(chǎn)品模具價(jià)格比金屬?zèng)_壓模具低50-60%。
2、SMC產(chǎn)品價(jià)格比金屬件低10%-15%。
3、SMC產(chǎn)品重量比金屬件輕40%。
隨著產(chǎn)品性能的提升和設(shè)計(jì)的改善，越來越多的電池包殼體，包括下殼體采用了SMC方案。
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SMC（片狀模塑料）在汽車及動(dòng)力電池包中的應(yīng)用? ? ? ? ?
電池包下殼體由于要承受碰撞、高低溫、腐蝕等更苛刻的環(huán)境，一般都還采用金屬方案，但是隨著復(fù)合材料加工工藝和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的改善，其在下殼體也有望得到應(yīng)用，這將使電池包的重量進(jìn)一步大幅降低。
2022年3月30日，艾邦將在常州舉辦“2022年新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)高分子材料論壇”，將有SMC輕量化材料在電池包中應(yīng)用的探討，歡迎參加。
參考資料：江西瑞麟科技，百度等

原文始發(fā)于微信公眾號（鋰電產(chǎn)業(yè)通）：SMC（片狀模塑料）在汽車及動(dòng)力電池包中的應(yīng)用

作者 li, meiyong

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