本系列文章主要内容来源于2017年JEC Group参加曼谷国际学术会议的汇报PPT“汽车工业用复合材料概述”，报告详细介绍了复合材料产业现状，汽车工业用复合材料现状和发展趋势，并列举了三项未来有可能颠覆汽车用复合材料的关键技术等。 在前期文章《汽车工业用复合材料现状、发展趋势及颠覆性技术：背景概述》（阅读原文）中主要介绍了背景部分内容，本文主要介绍了汽车工业用材料体系的发展趋势，重点介绍了CFRP、GFRP为代表的轻量化材料特点。 附：本公众号碳纤维汽车应用原创文章 3、汽车工业中的复合材料
《碳纤维与汽车轻量化》
《碳纤维在轻量化汽车领域的应用》
《德国SGL汽车领域用碳纤维产业现状》
《CFRP在奥迪汽车中的应用：关键技术》
《CFRP在奥迪汽车中的应用：成型加工》
《用于汽车轻量化的碳纤维结构件成型》
《碳纤维助力全球首款远程太阳能汽车》
在以往已经开发和制造了许多可大量生产的复合材料零件，尤其是GFRP（玻璃纤维增强塑料）结构件，但其应用也出现了起起伏伏：
SMC保险杠，最终被钢和热塑性塑料所取代。
挡泥板中的应用在达到顶峰然后下降。
后地板和备用轮胎托盘。
后挡板。
前部模块。
即使复合材料在大规模生产中仍与金属（钢和铝）相距甚远，但是因为更加轻量化的需求将OEM推向了碳纤维增强复合材料。因此，未来汽车材料将由轻质材料需求的增长所主导。
根据Lucintel发布的2015-2025年汽车用材料体系预测报告（图9），预计未来汽车工业中轻量化材料使用比例越来越高，其中CFRP年复合增长率最高为16%，塑料和高强度钢次之。
图9 汽车工业用原材料体系发展趋势
但是汽车轻量化材料体系应用也存在一些如下挑战：
成本增加：过度使用轻质材料将导致车辆成本增加；
安全问题：用轻质材料代替传统金属需要通过各种评估测试和技术挑战；轻质材料的耐撞性仍在测试中；
耐热性：引入不同的材料可能会导致耐热性差异，从而影响零件的整体温度敏感性
接合难度：与两种不同的材料相比，由于具有不同的物理和化学特性，因此与两种不同的材料相比，它们更容易粘贴；随着材料重量的减少，难以附着在较轻的表面上
噪音较大的零件：与传统的钢制车身面板相比，较轻的零件往往会产生更高的振动和噪音
美学：改变从金属到塑料或复合材料的不同基材，会改变零件的外观，从而产生劣质感
维修能力：使用多材料系统制造的零件会增加车辆零件的维修复杂性。
汽车工业整体材料发展趋势如下：
业务整合：CF制造业继续进行价值链整合、并购和合作；
建立联盟：与供应链的主要参与者建立了许多联盟，以实现突破性发展；
降低排放：减少二氧化碳排放，以避免政府罚款；
更低性价比：采用低成本碳纤维；
混合结构：在合适的地方，为适当功能提供正确的材料；
复合材料制造：形成价格合理、可扩展、可预测和可复制的复合材料制造能力（如循环时间低于1min的快速工艺、快速TS固化树脂、TP渗透、“模内”反应树脂、形成网状物的工具、一次性A级表面等）；
虚拟设计、测试及制造：使用模拟作为增加复合材料附加值，降低验证成本和缩短产品上市时间的关键手段...设计/加工/原材料，虚拟设计到虚拟测试，再到虚拟制造。
汽车工业复合材料材料发展趋势如下：
热塑性塑料的高增长率（周期时间约为1分钟、2分钟或更长，抗冲击性、过程控制、无化学反应、可回收性、VOC排放和气味）；
开发注塑/模具加工（高速/ HP RTM、TP RTM等）；
UD胶带技术提高热塑性复合材料的机械性能
连续纤维增强热塑性塑料（用于结构）和包覆成型短切纤维热塑性塑料（用于功能集成）的组合；
3D编织结构；
生物基复合材料；
混合结构：将复合材料连接到金属，在正确的位置提供适当功能的正确材料；
更快的过程：聚合物固化技术，如微波加热、感应加热技术；
A级涂料/表面处理；
低成本碳纤维，如采用不同的前驱体等。
4、汽车工业中的轻量化材料
通过材料特性对比（图10），在结构件领域应用中，CFRP可使结构件减重3/4，但是成本将会是轻量化前的7-9倍；在非结构件中应用，可以减重一半，但成本也提高到原来的5-7倍。
图11 汽车零件的关键轻量技术
图12 汽车零部件中轻量化材料的应用
在汽车工业用CFRP和GFRP综合对比中（图13），成本/性能是决定选择的最主要因素，CFRP增强热固性、热塑性树脂刚度、强度优势明显，但成本也居高不下，因此适用于白车身等结构件。
图13 汽车零部件用CFRP、GFRP特性对比
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