背景
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非金屬材料是支持汽車輕量化及電氣化、互聯(lián)化、自主化、共享化、循環(huán)&可持續(xù)的重要部分； -
綜合考慮非金屬材料對各種需求的作用，有助于推動非金屬材料在輕量化的發(fā)展。
結(jié)論
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非金屬材料，包括塑料和纖維增強塑料（非連續(xù)+連續(xù)纖維），在輕量化方面，連續(xù)纖維更具有優(yōu)勢和進(jìn)一步發(fā)展的潛力；
- 重點關(guān)注“熱塑性連續(xù)玻璃纖維模壓+注塑”在電池包、車門及車身結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用開發(fā)。
一、材料現(xiàn)狀
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傳統(tǒng)塑料的“以塑代鋼”有局限性，連續(xù)玻璃纖維在強度方面有輕量化優(yōu)勢；
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連續(xù)碳纖維在比剛強度方面有絕對優(yōu)勢，但成本方面暫無明確的突破方向。
二、應(yīng)用現(xiàn)狀
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通用&工程塑料（注塑類）主要應(yīng)用在內(nèi)外飾、非安全結(jié)構(gòu)件（CBS/座椅靠背/懸置支架）、支架類，暫無預(yù)期大幅度增長的案例；其中碳纖維注塑材料，錦上添花；
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非連續(xù)玻璃纖維（SMC/GMT/LFT-D），主要應(yīng)用在電池上蓋、底護(hù)板、非主要承力結(jié)構(gòu)件、外飾件，暫無預(yù)期大幅度增長的案例；非連續(xù)碳纖維（SMC），個別案例應(yīng)用在門內(nèi)板；
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連續(xù)玻璃纖維（濕法模壓/PCM（含熱塑）/RTM），主要應(yīng)用在電池上蓋、非主要承力結(jié)構(gòu)件（結(jié)構(gòu)加強件），相較于非連續(xù)玻璃纖維，輕量化潛力更大； -
連續(xù)碳纖維（濕法模壓/PCM（熱塑較少）/RTM），個別案例應(yīng)用在車身地板、車身加強件等；
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塑料/金屬復(fù)合材料（注塑），結(jié)合1和4，應(yīng)用在CCB、擺臂、動總安裝支架等；
- 天然纖維，主要應(yīng)用在內(nèi)外飾，有低碳優(yōu)勢。
| 類別 | 材料&工藝 | 輕量化特點 | 應(yīng)用 | |
| 塑料（注塑） | 通用塑料—低密度材料 | 注塑用，低密度，高剛度、高流動性 | 內(nèi)外飾蒙皮類 | 奔馳前后保，特斯拉內(nèi)飾護(hù)板 |
| 通用塑料—發(fā)泡注塑 | 發(fā)泡注塑；氣輔成形 | 儀表板/副儀表板骨架、門板、立柱、尾門內(nèi)板 | 大眾系、現(xiàn)代 | |
| 工程塑料 | PA6/PA66，滿足耐熱（涂裝）需求 | 車身加強件/CBS 懸置 發(fā)動機&變速器&電機油盆 |
Ford Explorer ES8/ES6 |
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| 碳纖維注塑材料 | 高比剛度 | Console支架 | Tesla Model S Plaid，ES8，Taycan | |
| 塑料（非注塑，熱塑性） | 非連續(xù)玻璃纖維GMT/LTF-D/LWRT | 塑料纖維與玻璃纖維混編、在線浸漬模壓 | 車下護(hù)板、前端框架 | 大眾、BBA |
| 連續(xù)玻璃纖維模壓+注塑 or 混合模壓（熱塑性連續(xù)碳纖維受限于成本） | 熱塑性纖維板預(yù)成型+注塑 | 底護(hù)板 備胎盆 支架 |
P7 Benz S |
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| 塑料（非注塑、熱固性） | 非連續(xù)玻璃纖維 | SMC | 尾門內(nèi)板 A面飾板 電池上蓋 |
ES8/ES6 Chevrolet Corvette 歐系電池包 |
| 連續(xù)玻璃纖維 | 濕法模壓、PCM等 | 電池上蓋 | 寧德時代 | |
| 非連續(xù)碳纖維 | SMC | 前門/尾門內(nèi)板 | Lexus LC Toyota Prius |
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| 連續(xù)碳纖維 | 濕法模壓、PCM等 | 后地板 B柱加強板 |
ES6 iX |
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| 連續(xù)纖維拉擠 | 玻璃纖維&碳纖維混合拉擠；纏繞成形 | 車門SOB梁 頂蓋橫梁 后防撞梁 |
ID.4 iX Chevrolet Corvette |
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| 其他 | 塑料/金屬復(fù)合材料 | 在線注塑 | CCB 擺臂 變速器支架 |
奔馳 特斯拉 |
| 天然纖維 | 熱塑or熱固均可 | 門飾板 | 理想ONE 沃爾沃 寶馬 |
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三、發(fā)展趨勢
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1、整車/系統(tǒng)→非金屬材料
| 類別 | 行業(yè)現(xiàn)狀 （輕量化整體情況） |
非金屬材料現(xiàn)狀 | |
| 整車 | 油改電平臺逐步被純電平臺替代，但純電平臺趨同化明顯，輕量化依舊有瓶頸 | Cell to Chassis Cell to Car Cell to Body Cell to Frame Structural Batteries 滑板底盤 |
車身地板與電池包集成，總裝安裝，有機會復(fù)合材料替代 |
| 白車身 | 全鋁車身有限，鋼鋁混在純電平臺增多，一體壓鑄，熱成形&第三代高強鋼用量提升 | 純電平臺，25萬左右，采用上鋼下鋁：Aion LX/V、Arcfox αT/αS； 一體壓鑄： 特斯拉、沃爾沃、大眾、蔚小理、長城、吉利、奔馳 |
復(fù)合材料的“一體壓鑄”在后地板框架有機會嘗試（非涂裝下車身？）；其他低成本復(fù)合材料活裝件（防撞梁，車身加強件，備胎盆、前端框架） |
| 開閉件 | 四門兩蓋鋼鋁為主；背門塑料化增多 | 中低端車型車門開始用鋁：極氪001（30萬） 逍客（13萬） |
塑料門模塊增多；復(fù)合材料側(cè)門（門內(nèi)板）有待突破 |
| 底盤 | 輕量化材料以鋁（鑄造）為主，部分鍛鋁；鎂、復(fù)材少有應(yīng)用 | 前后副車架、轉(zhuǎn)向節(jié)、擺臂、卡鉗、制動盤等采用鋁； 懸置支架部分尼龍，部分?jǐn)[臂塑料/金屬復(fù)合，穩(wěn)定桿連桿&安裝支架部分塑料 |
連續(xù)碳纖維&碳纖維SMC有替代鋁的潛力 |
| 電池 | 下箱體輕量化材料以鋁為主；鎂、復(fù)材少有應(yīng)用 | 上蓋以SMC/PCM為主，下箱體以鋁擠出/沖壓為主； 復(fù)合材料箱體預(yù)研為主：朗盛、帝人、SGL |
混合材料電池箱體 |
| 內(nèi)外飾 | 輕量化材料逐漸增多，但整體減重效果有限 | 鎂合金CCB及支架應(yīng)用較多；奔馳全系低密度保險杠材料（PP-EPDM-T15）； 碳纖維注塑支架略有增多：Tesla Plaid、Taycan |
低密度、天然纖維、塑料/金屬復(fù)合CCB及支架、碳纖維注塑支架增多 |
| 座椅 | 鋼骨架占絕大多數(shù)，三排座椅靠背少部分注塑/鑄鋁 | Taycan及部分轎跑采用鋁/鎂骨架； 部分車型支架鑄鎂； 三排座椅靠背&坐盆采用注塑、連續(xù)玻璃纖維材料（塞納、Model Y、奧迪A8） |
座椅骨架功能屬性較強，又屬于安全件，非金屬化的難度大 |
| 電驅(qū)動 | 殼體鑄鋁為主；鎂、復(fù)材少有應(yīng)用 | 尼龍油殼體：Lucid Air | 電驅(qū)動本體的非金屬化空間有限，驅(qū)動軸碳纖維化有待成本突破 |
| 發(fā)動機&變速器 | 鋁殼體&缸體、鎂合金殼體、尼龍進(jìn)氣歧管&油底殼，進(jìn)一步輕量化選材有限 | 鋁殼體&缸體； 尼龍進(jìn)氣歧管、尼龍發(fā)動機&變速器油底殼：Audi、Benz |
發(fā)動機&變速器本體的非金屬化空間有限，變速器傳動軸碳纖維化有待成本突破 |
| 電子電器 | 高壓鋁導(dǎo)線（結(jié)構(gòu)線束），支架塑料化 | 蓄電池支架：奔馳S | 電子電器的非金屬化集中在支架類 |
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦高分子）：非金屬材料在汽車輕量化的應(yīng)用