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先进热塑性复合材料制品的研发与制造-ACTC.pdf

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先进热塑性复合材料制品的研发与制造-ACTC.pdf

1、2022先进热塑性复合材料制品的研发与制造余文俊2022.10.192 热塑复合材料概述热塑复材制品的研发&制造 ACTC介绍目录 ACTC3ACTC介绍苏州市常熟市国家高新技术产业开发区，黄浦江路59号德国弗劳恩霍夫化学技术研究院中国恒瑞有限公司2019年底投入使用8000平米先进复合材料技术中心(简称“ACTC”)企业化管理运作的复合材料开放研发平台2000万欧元概况 ACTC4ACTC介绍先进复合材料量产成型技术研发中心量产部分合作客户：-Volvo -Lotus -Polestar -长城-小鹏汇天-比亚迪-吉利-长安研发战略合作伙伴：工程设计及仿真近30年复材设计经验-材料测试-结

2、构设计-仿真分析-材料研发&验证-工艺验证-量产试制概况中国恒瑞有限公司 ACTC5材料制造商设备制造商高校及科研机构合作伙伴汽车航空轨道交通风电建筑氢能ACTC介绍目标行业和合作伙伴 ACTC6ACTC介绍概况热固型技术模压成型碳纤维SMC 注塑成型模压成型热塑型技术非连续性纤维连续性纤维 HP-RTM 湿法模压预浸料模压拉挤/拉缠缠绕自动铺带模压成型后注塑拉挤/拉缠丰富的工艺选择，匹配不同产品的需求。ACTC7热塑复合材料概述什么是热塑性复合材料热塑性复合材料由热塑性基质（如PP、PA6、PPS等）与各种增强材料组合而成，例如短，长或连续的玻璃或碳纤维。连续纤维热塑

3、材料短/长纤维热塑材料单向带预浸料型材粒料来源：SGL,BASF增强材料热塑性基质中间体材料热塑复合材料产品 ACTC8热塑复合材料概述多材料，多工艺混合使用渐成汽车行业趋势湿法模压高压RTMC-SMC混合结构：钢-快速固化预浸料BMW 7系(2016)Audi A8/A8L(2017)高强钢冲压铝件铸造铝件碳纤维复合材料件（高压-RTM）镁合金来源：Audi,BMW 连续纤维复合材料在汽车上的应用迭代外覆盖件&装饰件-复合材料试用和小批量工艺【宝马M4顶盖】全车身结构件-复合材料产品设计和量产工艺【宝马i3&i8】混合车身多材料混合设计&连接工艺&量产工艺【宝马7系】“成本&效率&质量一

4、致性”ACTC热塑复合材料概述热塑复合材料逐渐普及来源：Audi,BMW,Lanxess热固复合材料-应用成熟材料可回收，低碳绿色环保材料韧性高，耐冲击性好可实现不同功能件（如金属嵌件）集成，降低装配成本可实现全自动化成型，质量一致性高成型时间更短，效率提升可与成熟注塑工艺配合，降低使用门槛热塑性复合材料凭借自身优势，逐渐普及。9 低碳时代的新趋势 ACTC热塑复合材料概述10 热塑性复合材料的成型方法包括注塑，拉挤，模压，热塑模压，单向带铺覆，缠绕等。考虑到产品性能和批量生产的结合，热成型、拉挤和注塑的混合成型工艺是优选。来源：CompositeWorld材料性能（如强度）更快的生产节拍纯粒

5、料短纤维增强粒料长纤维增强粒料单向带或型材编织预浸料（正交各向异性）注塑成型模压成型热成型大批量量产工艺+同向的连续纤维增强模压注塑工艺典型热塑成型工艺拉挤 ACTC热塑复合材料概述11来源：AZL汽车行业案例分享热塑性复合材料凭借自身优势，逐渐普及。ACTC12热塑复合材料概述1）以玻璃纤维为增强体，局部碳纤带材补强的结构件/次结构件应用，工艺多以模压注塑为主2）以碳纤维为增强体的外观件应用，工艺多以模压/模压注塑为主电池支架玻纤织物板材（朗盛）电池舱玻纤织物板材（朗盛）卡车-工具舱玻纤热塑带材（奇一）汽车内饰件碳纤织物板材（帝人）轮毂插片碳纤带材（科思创）来源：朗盛、奇一、帝人、科思创汽

6、车行业趋势热塑材料，在汽车行业，尤其是连续纤维材料在汽车上的应用，批量应用逐步分化成2个方向：2134热塑产品研发产品设计材料选择设备设施工艺控制 ACTC热塑复合材料概述来源：Engenuity产品设计示例 C柱加强梁，补强SUV白车身注塑材料PA6-rCF40重量=1246.5 g连续纤维热塑带材PA6/碳纤维重量=236.6 g13质量不变，C柱加强板提高了车身扭转刚度 4.5%单向带材+回收材料的组合，性能和成本均达标实物见展台 ACTC14热塑复合材料概述来源：Fraunhofer ICT工艺概述模压注塑工艺工艺特征-一次成型复杂部件-产能巨大，节拍可达1-3分钟/件-集成（金属

7、）功能部件,局部补强-轻松实现自动化，确保产品一致性实物见展台 ACTC15热塑复材制品的研发&制造制品研发流程2134热塑产品研发产品设计材料选择设备设施工艺控制从概念到落地，制品研发&制造需考虑多层因素5432批量生产质量管控、物流规划人员团队搭建成型工艺选择量产 vs 打样，工艺仿真成型及辅助设备规划终端使用焊接车间 vs 总装车间连接装配后处理工艺开发连接装配、机械加工表面处理、喷漆1产品设计材料卡片、仿真分析造型更改热塑材料成型加工成本管控 ACTC16热塑复材制品的研发&制造案例详解热塑碳纤维车身件的新思路-BMW iX 顶盖前横梁来源：JEC,SGL多材料混合设计（相比钣金件

8、，减重40%，产品数 41）：1）碳纤拉挤PA6型材仅重415g，置于主要传力路径，最大化碳纤维作用2）rCF-PA6粒料实现金属件预埋，提高结构刚性，且材料成本下降3）金属连接件在焊装车间装配，匹配现有产线，无额外改造成本材料选择，满足电泳条件（200/30 min+150/40min）金属连接件金属连接件（注塑后）碳纤拉挤型材类似产品rCF-PA6粒料i3-湿法模压制备前横梁 ACTC17热塑复材制品的研发&制造案例详解热塑碳纤维车身件的新思路-BMW iX 顶盖前横梁来源：JEC热塑顶盖前横梁单向型材进料金属嵌件进料型材预热模压成型注塑成型产品传送带碳纤维己内酰胺热塑拉挤单向型

9、材模压成型金属嵌件RTM预制体废料回收碳纤维rCF-PA6粒子挤出造粒注塑成型多工艺混合使用（湿法模压热塑模压注塑）：1）注塑成型净尺寸成型，无废料产生，全自动化生产 85s2）回收造粒碳纤维的二次利用，绿色环保3）热塑拉挤低成本制备碳纤维型材 ACTC18热塑复材制品的研发&制造案例详解热塑拉挤工艺，碳纤维热塑型材的低成本制备来源：Fraunhofer ICT纤维纱架纤维纱架干纤维横截面纤维浸润后横截面产品固化后横截面树脂槽拉挤模具牵引单元牵引单元切割单元切割单元干纤维横截面产品横截面拉挤模具注射单元纤维干燥&预热注射&浸润型腔成熟的拉挤线布置，适用于大多数热固树脂体系。将PA6原

10、位反应引入拉挤线，实现热塑型材制备。双组分原材料 ACTC19热塑复材制品的研发&制造案例详解热塑拉挤工艺，碳纤维热塑型材的低成本制备热塑顶盖前横梁来源：Fraunhofer ICT 相比于成熟的热固拉挤体系（不饱和树脂或环氧体系），热塑PA6拉挤性能有一定的竞争力。相比于用昂贵的热塑单向带材来制备型材，热塑拉挤有成本优势。剪切强度弯曲模量 0弯曲强度 0不饱和-玻纤65环氧-玻纤65PA6-玻纤65PA6-碳纤65不饱和-玻纤65环氧-玻纤65PA6-玻纤65PA6-碳纤65不饱和-玻纤65环氧-玻纤65PA6-玻纤65PA6-碳纤65 ACTC20热塑复材制品的研发&制造案例详解热塑碳

11、纤维外观件的新思路-回收材料的再利用热塑顶盖前横梁来源：Mitsui,JEC热塑材料成型加工成本管控热塑拉挤型材回收碳纤维造粒模压注塑工艺热塑拉挤工艺回收碳纤维的其他用法：1）使用热塑带材的边角料，制成板材，随后成型2）回收碳纤维与塑料纤维混编成毡，制成板材，随后成型实物见展台实物见展台 ACTC21弗劳恩霍夫化学技术研究院(Fraunhofer ICT)高分子研究领域的标杆汽车轻量化开发经验丰富研究领域全面亚琛工业大学纺织技术研究院(ITA)机械和纺织工艺工程、高分子技术和高性能纤维材料模拟和测量技术全面的测试标准和研发设备全球领先复材技术战略合作，前瞻技术储备AZL联盟成员亚琛轻量化集成

12、生产中心(AZL Achen GmbH)合作网络快速搭建平台资源互补协同开发混合热塑复合材料技术ACTC介绍核心优势全球化技术团队合作，合力攻关 ACTC22快速制样能力满足客户对材料及产品验证的要求热塑、热固材料多种成型技术验证开发过程更贴近实际生产从研发到生产的转换更为高效专业成型工艺验证技术量产级成型设备ACTC介绍核心优势量产级设备及配套工装模具，助力产品快速开发 ACTC23预研项目量产项目新材料、新工艺、新产品ACTC汽车主机厂汽车零部件供应商原材料供应商模具制造商其他合作伙伴（高校，设备等）ACTC介绍潜在合作模式 ACTC作为研发平台，连接产业上下游，合力研发产品ACTC实

13、景苏州市常熟市国家高新技术产业开发区，黄浦江路59号江苏省常熟市黄浦江路59号No.59 Huangpujiang Road,Changshu,China T:+86 512 52888886W W W.A C T C.T E C H蒂莫胡贝尔Dr.-Ing.Timo Huber副总经理 Vice President M:+49 160 4035190 E:timo.huberactc.tech Contact 谢谢聆听江苏省苏州市常熟市黄浦江路59号T:+86 512 89888688WWW.ACTC.TECH联系方式严斌销售高级经理bin.yanactc.tech余文俊研发副部长w enjun.yuactc.tech更多资讯，欢迎关注

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