不容錯過，朗盛15年汽車輕量化布局大事記

在汽車輕量化材料領域，尤其是連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料領域，德國朗盛（Lanxess）公司是令人尊重的標桿企業(yè)，研究它的崛起和發(fā)展對這個領域內的不管是伙伴還是對手都具有極強的借鑒價值。

朗盛的歷史可以追溯到1863年，當年作為合成染料制造商的弗里德里?！ぐ荻荆‵riedrich Bayer & Co.）成立。2004年，拜耳公司為了專注于醫(yī)療保健和營養(yǎng)品業(yè)務，將大部分化學品業(yè)務和將近三分之一的聚合物業(yè)務剝離出來，成立了獨立的公司，命名為朗盛。

按銷售額計算，朗盛是德國第四大化學品集團，在全球擁有約15500名員工，分布在33個國家的59個生產(chǎn)基地。公司的產(chǎn)品主要集中在特殊化學品、基礎化學品、精細化學品、橡膠和塑料等領域。

朗盛看好復合材料在汽車輕量化上的應用，因此除了獨力開發(fā)自產(chǎn)短纖增強尼龍的輕量化應用以外，更是從公司成立的第三年（即2006年）起，便和連續(xù)纖維增強復合材料技術的領先企業(yè)Bond-Laminates（邦德層合品公司）共同成功地開發(fā)了數(shù)個汽車行業(yè)方面的項目。2012年9月，朗盛正式收購Bond-Laminates，并在2013年K展（德國杜塞爾多夫國際塑料及橡膠博覽會）現(xiàn)場繼續(xù)展出完全不含金屬的連續(xù)纖維增強產(chǎn)品，就此開始了在汽車輕量化材料方向上的深度布局。

朗盛的策略是提供連續(xù)纖維增強不同樹脂的Tepex? Dynalite系列板材。這種板材可以被塑造或預埋注塑（Overmolding），從而可以制作汽車底盤、座椅靠背、模塊支撐、電池控制臺、前端部件、制動踏板和保險杠橫梁等。由于Tepex在輕量級汽車工程中的潛在用途不斷增長，Lanxess專門建立了一個項目組，用以在Tepex組件開發(fā)的所有階段支持全球合作伙伴，直到產(chǎn)品發(fā)布。

這一策略收到了成效。2021財年朗盛成績斐然，雖然能源、原材料和貨運成本攀升，但是這家特殊化學品公司的全年銷售額達到75.57億歐元，較上年增長了23.8%，而包含Tepex板材在內的工程材料部銷售額達到17.08億歐元（得益于汽車工業(yè)需求的部分恢復），較上年增長44%，在集團內部交出了疫情背景下最亮眼的成績。

以下我們將以編年體形式給讀者朋友們分享一下朗盛公司過去15年來的汽車輕量化布局大事記：

Bond-Laminates成立于1997年，位于北萊茵-威斯特法倫州的布里隆（Brilon），專業(yè)從事增強塑料復合板如玻璃纖維的開發(fā)和生產(chǎn)，并以 TEPEX為品牌銷售。在合作項目中，Bond Laminates 提供Tepex dynalite半成品有機片材，朗盛則提供用于有機板材和注塑加工的定制尼龍6 Durethan。

2010年K展上，朗盛展示了奧迪（Audi）A8增強前端（此時采用的還是塑料-金屬復合技術，由鋁和Tepex片材經(jīng)尼龍6預埋注塑制成包含鋁和Tepex嵌件，由德國制備），這是此類輕質有機板材的最早汽車應用之一。該部件由麥格納（Magna）外飾生產(chǎn)，板材和定制尼龍則由Bond-Laminates GmbH和朗盛供應。

同樣在2010年K展上，恩格爾（Engel）和克勞斯瑪菲（KraussMaffei）兩大機械公司分別演示了使用復合材料片材和尼龍樹脂進行的預埋注塑技術, 兩種技術分別命名為Organomelt和Fiber-Form。兩家公司均采用Bond Laminates的尼龍6浸漬玻纖織物片材和朗盛公司的尼龍6疊塑配混料進行預埋注塑，均使用機器人在烘箱中以300℃預熱片材30~40秒鐘，然后把熱片材移送到注塑模，關閉模具使片材預成形后注入更多尼龍至特定部位。周期時間為33~55秒鐘。

2012年前后，朗盛聯(lián)合Bond-Laminates、Krauss Maffei和安全氣囊廠商Takata-Petri AG推出了一款安全氣囊模塊，由Tepex dynalite 102-RG600（6）/ 47％和40%短玻纖增強的Durethan BKV 240 H2.0定制級PA6注塑而成，厚度從3-4 mm減薄至0.5-1 mm，減重至少30%。

2012年，朗盛聯(lián)合德國采埃孚集團弗里德里西港股份公司（腓特烈港，ZF Friedrichshafen AG）和Bond-Laminates開發(fā)出初代基于連續(xù)纖維增強PA6板配合Durethan BKV 30 H2.0（30%短玻纖增強）的復合材料剎車踏板，僅重355g，相比鋼材減重50%。

2012年9月，朗盛收購Bond-Laminates，從此將連續(xù)纖維增強板材的基體從PA逐步擴展到PP、PC、PPS、TPU和PET等更寬類型。

2015年初，朗盛宣稱其生產(chǎn)的Tepex高性能復合材料能顯著提升壓縮成型部件的機械強度，并成功應用于寶馬（BMW）i8汽車的后部消聲器隔熱罩。后者以朗盛Tepex dynalite 104- RG601制成的嵌層作面層，結合長纖維（直接）在線混配（D-LFT）工藝制得的玻纖增強聚丙烯材料模壓制得。由于Tepex dynalite 104-RG601在高溫下也能保持剛性，因此可以確保隔熱罩在后消聲器的高溫環(huán)境中不發(fā)生變形或失效，此外，Tepex復合材料還能提高部件在冰凍溫度下的強度和抗沖擊性能。

除了前文提到的奧迪A8增強前端，最遲不晚于2016年，大眾阿特拉斯（Atlas）和途昂（Teramont ）SUV的前端模塊都使用了朗盛公司的Tepex dynalite 104-RG600作嵌件，比用鋼板制成的嵌件約輕50％。此外，連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料（CFRT）嵌件區(qū)域還可以承受更高的應力。

2017年，德國汽車制造商GSI Deutschland正在為交付給道路基礎設施較差的國家的車型系列，配備一種采用特別堅固的熱塑性復合材料結構制成的發(fā)動機底護板。開發(fā)的這種發(fā)動機底盤，是由來自朗盛的連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料Tepex dynalite 104-RG601與D-LFT玻纖增強PP復合材料組成。Tepex材料的韌性和拉伸強度使這種復合設計比以前的材料解決方案更能抵抗沖擊和損壞。新組件還可明顯減輕重量：Tepex D-LFT復合材料設計的發(fā)動機底盤，比同等的鋼材組件輕60％以上，當新材料代替鋁時，發(fā)動機托盤重量最輕可達到原來的20％。Polytec Group為之提供了工件設計。

2017年8月31日，朗盛宣布CFRT半成品Tepex dynalite正進軍汽車內飾領域。歐洲一家汽車制造商在其越野車的后座系統(tǒng)中采用了該材料。該制造商在車輛后座中間安裝了負載，實現(xiàn)了座位靠背的獨立折疊。該負載元件經(jīng)Tepex dynalite成型并通過反向注入注塑模具而制成，質量比類似鋼結構輕40%以上，同時可承受加速載荷的撞擊，在追尾碰撞的情況下又能夠承受慣性力，避免乘客遭受擠壓。

（朗盛其實一直在進行相關方向的技術積累，2010年就有報道指朗盛將Durethan BKV30H2.0用于開發(fā)高科技新型體育場座椅系統(tǒng)INTEGRA的主要構件，為室外應用提供了替代金屬的解決方案。）

恩格爾公司先后于Composites Europe 2018展會和2019年K展上展示了自己和德國博澤（Brose）公司合作開發(fā)的熱塑復材車門：幾片不同厚度的CFRT板材經(jīng)過紅外加熱后，放入模具，最后利用其Organomelt工藝注塑成型產(chǎn)品。

在與朗盛合作的Organomelt 工藝中，基于有機板材以及單向（UD）玻纖或碳纖增強帶材的熱塑性纖維復合材料半成品在專門為此技術開發(fā)的紅外爐中進行加熱。然后由機械手裝入注塑模具，并在那里通過僅一個工作步驟塑形和功能化。例如，以連續(xù)玻纖增強的聚丙烯有機板材Tepex dynalite制備加強筋或裝配元件，再作為嵌件用非連續(xù)纖維增強的聚丙烯材料進行直接注射（預埋注塑）。這實現(xiàn)了非常高效且完全自動化的生產(chǎn)過程，從而降低了單位成本。

恩格爾的 Organomelt 工藝，被法雷奧（Valeo）集團用于為2018款梅賽德斯-奔馳GLE SUV生產(chǎn)集成了空氣導管的前端支架。該前端支架包括兩個焊接復合半殼，由朗盛的聚丙烯基Tepex dynalite 104-RG600（3）/ 47%有機板材截面制成，長約1.2米，長0.35米寬度。兩個殼體均采用混合模制工藝（含注塑成型）制造，使用具有兩個腔體的注塑工具。質量比采用鋼板制成的同類設計降低 30%，同時提供了出色的碰撞性能和扭轉剛度，因無需局部增強應用成本增加相對較少。2018年7月，該結構部件憑借基于有機片材的創(chuàng)新生產(chǎn)及其卓越性能而獲得了美國塑料工程師學會（SPE）頒發(fā)的一項汽車大獎。

2018年，來自德國的汽車一級供應商Boge Rubber & Plastics Group（原采埃孚集團旗下汽車底盤技術部門，2014年被株洲時代新材收購）宣稱推出了世界上首個量產(chǎn)CFRT汽車制動踏板（2015年立項），滿足了汽車廠對安全性和經(jīng)濟性的要求。朗盛高性能材料（HPM）業(yè)務部與Boge攜手開發(fā)的這款嵌有Tepex dynalite材料的全塑剎車踏板采用了獨特的設計方案，混合使用了三種不同的復合材料，并引入了與眾不同的生產(chǎn)工藝。它的重量僅有傳統(tǒng)鋼制踏板的一半左右，可利用成本效益極佳的一次成型工藝進行大規(guī)模制造。此外，其內置Tepex嵌片的多軸纖維層結構能夠滿足較高的負載要求。此種安全部件當時用于保時捷帕拉梅拉（Panamera）與賓利歐陸（Continental）GT等汽車中，后來又應用至2020年推出的保時捷第一款量產(chǎn)型電動跑車保時捷Taycan上。

朗盛為2019款保時捷911 Carrera Cabriolet跑車（敞篷版3D混合動力汽車）設計開發(fā)了輕質A柱。支柱殼體由高強度鋼制成，并通過每個支柱內部的CBS插入物進行穩(wěn)定和加固（替換了沉重的鋼管式防傾桿）。混合插件的強度確保了A柱性能與以往高強度鋼管一樣能夠承受側翻，而且它使車輛重量減少了5.4公斤（2.7公斤/立柱）。

2019年7月，朗盛宣稱在佛吉亞（Faurecia）汽車座椅公司為奧迪A8配備的兩個電動可調節(jié)的獨立后排座椅的外殼上，使用了基于連續(xù)纖維增強的Tepex Dynalite 102-RG600(2)/47%和短纖增強的Durethan BKV30H2.0材料的復合成型工藝（預埋注塑）。復合材料設計的輕量化后座外殼，與鋼板相比，重量減輕45%；且得益于高度的功能集成的具有成本效益的組件解決方案，在自動駕駛座椅設計中頗具應用潛力。

2020年2月，朗盛宣布與合作伙伴開發(fā)了以顆粒泡沫復合材料注塑（PCIM）工藝生產(chǎn)的兒童座椅頭枕，并包含由Tepex連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料制造的嵌件。與商業(yè)生產(chǎn)的組件變體相比，頭枕的重量降低了30％，但不影響其出色的碰撞性能。由于零件數(shù)量從六個減少到一個，因此生產(chǎn)過程也得到了簡化。

2021年8月，朗盛和韓國汽車零部件專家IFAC宣布共同開發(fā)電池外殼。它使用無鹵、阻燃和玻纖增強的尼龍6材料Durethan BKV30FN04以滿足嚴格的機械和化學性能要求。朗盛指出，該材料具有高度可加工性，能夠集成外殼部件所需的復雜功能，從而減少零件數(shù)量，簡化裝配過程，減輕重量。該外殼已被采用系列生產(chǎn)的EV車型并由韓國OEM在2021推出。

2021年11月，朗盛宣稱和Kautex Textron GmbH & Co. KG（德事隆集團旗下考泰斯公司）共同開發(fā)了一個近乎系列化的全塑電池外殼技術樣品。該系統(tǒng)的長度和寬度各約為1400毫米，是一個技術復雜的大尺寸全塑料外殼部件，完全免除了金屬加固結構的使用，重量在10公斤左右。該樣品在C級電動車的電池外殼基礎上開發(fā)，包括一個帶有碰撞結構的外殼托盤、一個外殼蓋和一個車底保護。外殼部件可通過單階段D-LFT成型工藝生產(chǎn)（朗盛已經(jīng)優(yōu)化了Durethan B24CMH2.0作為D-LFT成型化合物的材料）。Kautex Textron用玻璃纖維粗紗對該工藝的PA6進行復合。外殼結構的局部加固采用朗盛的Tepex dynalite品牌的CFRT材料Tepexdynalite 104-RGUD600(4)/47%進行。與加工鋼或鋁的工藝相比，該工藝能夠縮短周期時間，從而更經(jīng)濟。

同樣在2021年11月，朗盛Lanxess宣稱開發(fā)了為梅賽德斯-奔馳 S級轎車的高自動駕駛輔助系統(tǒng)Intelligent Drive供電的電池托架。弓形托架由總部位于德國勒訥（Lohne）的Poeppelmann Kunststoff-Technik GmbH & Co. KG制造，采用的原料是基于聚丙烯的Tepexdynalite 104-RGUD600(4)/47%。制造方法是兩步法，將復合材料的成型（懸垂）與注塑相結合。復合材料成品比相應的金屬制品輕40%。注塑步驟還能將功能整合起來，從而降低安裝托架的物流工作量。

托架的作用是在汽車后備箱中僅通過夾緊的方式牢固支撐重約10公斤的電池，即使在汽車受到碰撞后產(chǎn)生巨大加速度作用力時也能將電池保持在固定位置。托架經(jīng)過設計，可以確保大部分受力從作用點通過復合材料的連續(xù)玻璃纖維傳遞出去。這樣可以充分利用Tepex坯料提供的高強度和高剛度。

朗盛公司最新推出了名為Tepex flowcore的長纖維增強熱塑復材系列，用于多種壓縮成型工藝。新的復合材料被設計為熱固性片狀模塑料（SMCs）的替代品。它們具有類似的機械性能，延展性更強，但是作為熱塑性材料組合的Tepex Flowcore比SMC更容易回收。該材料的增強相可以是玻纖或碳纖（這些纖維最長可達50毫米，以恒定長度的切割纖維形式分布在整個基體中），基體則是聚丙烯、聚酰胺6、聚酰胺12、熱塑性聚氨酯或阻燃聚碳酸酯中的一種。該材料擬用于汽車的大型車底板部件和裝載艙井，或者大型外殼和電池蓋等部件?，F(xiàn)已在日本某汽車制造商的一款中型轎車的保險杠橫梁上得到了批量應用。

2022年6月1日，朗盛與安宏資本（Advent International）簽署了一項收購荷蘭皇家帝斯曼集團的帝斯曼工程材料業(yè)務（DEM）的協(xié)議，希望將后者并入HPM部門的一部分。此項交易的收購價格約為37億歐元。若收購順利，這筆交易將刷新朗盛收購規(guī)模的紀錄。很顯然，朗盛公司在輕量化工程塑料方面的雄心和腳步都在繼續(xù)……