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车用材料创新为汽车业可持续发展打基础
 
    材料是汽车产品的基础,我国汽车行业在关键的材料研发、性能评估、先进加工工艺、基础数据支撑等方面都与国际先进水平存在着较大差距,严重制约着我国汽车工业转型升级和向汽车工业强国迈进的发展步伐。怎样合理应用汽车材料,汽车材料技术如何发展?这些都是摆在各类汽车从业人员面前的现实课题。 

  5月12日,由中国汽车技术研究中心(以下简称中汽中心)主办、中汽中心数据资源中心承办,并由欧洲汽车工业协会、国际钢铁协会、国际化学品制造商协会、日本汽车零部件工业协会等支持举办的“2015(第四届)车用材料技术国际研讨会”在北京召开。本次会议以“材料技术创新”为主题,围绕宏观政策趋势、材料关键技术、车内空气质量和汽车有害物质等方面展开了深入的探讨和交流。

  严把环保关是车企可持续发展必由之路

  在新常态经济形势下,汽车产业如何走出一条绿色循环的健康道路?来自工信部节能与综合利用司的副司长毕俊生在会上指出,中国汽车产业的可持续发展受环境污染、能源紧缺、交通堵塞等因素的严重制约,在汽车产业绿色低碳循环发展方面工信部开展了包括积极推进生态设计、开展有毒有害原料替代、加强过程污染控制、大力推进新能源汽车的推广应用、加强乘用车燃料消耗管理等几方面的工作。其中,在加强过程污染控制方面,由工信部组织定期发布的《汽车行业绿色发展报告》,公布汽车有害物质使用和可回收利用率等信息,对汽车生产企业制度建设、绿色供应链管理等情况进行总结评估,促进汽车行业生产方式、消费模式向绿色低碳节能安全转变,提高了企业相关产品的国际竞争力。

  打造绿色供应链,加快构建以资源节约、环境友好导向的采购、生产、营销、回收及物流体系,是当前整个汽车产业和许多汽车相关企业正在积极推进的工作。中汽中心副主任张建伟表示,汽车产品是一个复杂的系统工程,包含种类繁多、性能各异的成百上千种材料,大量汽车核心技术的突破,根源在材料。他指出,近年来,关于汽车有害物质、车内空气质量、汽车的油耗、排放、产品生态设计等方面的政策法规标准陆续颁布实施,汽车企业如何从高处着眼,在产品的设计、生产全过程充分贯彻环保理念,严把环保质量关,已经成为企业满足国家法规要求、履行社会责任、实现可持续发展的必由之路。

  汽车轻量化是重要方向

  提起汽车材料技术,总离不开轻量化。国际清洁交通委员会(ICCT)高级研究员John German认为,下一代汽车新技术主要在传动系统方向,其中很重要的一部分是来自于减重,也就是轻量化,产品设计和材料方面的因素将各占一半。例如,可以减少动力系统的使用,降低成本。特别是对于一些采用新能源的技术,因为如果减少电池组的重量也可以降低很多成本。此外,通过模拟仿真方式,制造商可以优化材料、形状,例如汽车中其他的尺寸和材料,而且还可以进行二次减重。

  John German介绍,根据美国的标准,预测到2025年汽车有7%的减重。例如最新进展是2015款福特F150的减重,在这款目前全美销量最大的车型上,95%的车身是铝制,77%的车架是HSS高强度钢,同时实现了发动机的减小。 汽车轻量化技术创新战略联盟(以下简称汽车轻量化联盟)专家委员会主任陈一龙指出,汽车轻量化并不简单等于用轻量化材料,不单纯是技术问题,中国作为一个汽车生产大国,汽车轻量化必须从材料技术和认识管理两方面来看。他谈道,在2007年年底汽车轻量化联盟刚成立的时候,中国的乘用车企业并不把轻量化作为一个设计的环节,当时国内汽车的轻量化水平严重落后于世界的发展。

  “汽车轻量化并不是单纯的减重,而是在满足产品功能要求和产品控制条件下实现的产品减重。”陈一龙强调,汽车轻量化的三大技术——设计、材料、技术,三方面技术要集成应用。“对于汽车轻量化的用材原则,不是说谁的材料最轻谁就是最好,汽车领域应该不存在这种概念。”当前国际上通用的两句话是:“正确材料用在正确的地方,正确技术用在正确的地方。”

  从汽车轻量化联盟对现有2159款轿车与777款SUV车型的轻量化系数分析可以看出,中国乘用车的减重应该在15%以上,也就是说到2020年以前整个乘用车的平均整备质量降低应该达到15%以上。

  John German也有类似的观点,他认为,所有的汽车制造商都在通过质量减重措施来实现合规,同时实现燃油效率以及实现长期的发展目标,对于不同的厂商采取不同的策略,对于高强度钢、铝、塑料、纤维以及锰,材料的使用都非常多,最终他们都会在未来的技术革命当中找到自己的位置。

  基础数据库

  让有害物质在管控之中

  在本次研讨会上,除了轻量化技术外,各种其他汽车材料关键技术、汽车有害物质、车内空气质量等专题也在会议上进行了充分的交流与研讨。即使是阻燃材料这种相对特殊性的材料,也会对汽车制造和使用产生极大的影响。中国阻燃学会阻燃剂部主任、中国消防协会电气防火专业委员会委员杜海鹰介绍,从2012年美国发生的汽车火灾统计可以看出,汽车火灾占了全部火灾的13%,死亡人数300人,受伤人数800人,财产损失达到1.1亿美元,平均不到3分钟时间发生一起汽车火灾。

  一项统计资料显示,在一辆小汽车里面使用的塑料能达到105公斤,占全部材料的9.3%,接近10%,而且这个比例还在不断上升。这里有三大类聚合物——PP(聚丙烯)、PU(聚氨酯)和PS(聚氯乙烯),它们在所有材料里面的用料最多,占66%。杜海鹰分析认为,汽车的火灾不断攀升,这里有一个很重要的原因——当前塑料材料的应用给汽车带来很大的隐患。杜海膺指出,大量使用易燃塑料材料后,为了满足防火标准就必须添加阻燃剂,阻燃材料使用的效果在一些汽车与航空火灾之中已经发挥了巨大的作用。

  对于汽车生产与使用全生命周期过程中的有害物质问题,中汽中心提出了基于绿色供应链的有害物质管理解决方案。中汽中心认为,作为该项管理责任主体的汽车生产企业,应高度重视,长远规划,努力从以下几方面加强管控:一是构建完善的管理体系,确保产品持续合规。建立有害物质和可回收利用率管理制度,明确各责任部门的工作内容和工作流程,在产品策划、设计开发、采购、生产、销售全过程加入有害物质管控要求,完善监视和测量措施,推动管理体系的持续改进,保证产品持续符合法规要求。 二是利用行业信息化平台,收集零部件材料数据。汽车零部件材料众多,且不同的目标市场可能存在不同的有害物质限制要求,如全部进行有害物质检测,成本昂贵、工作量巨大,而基于全产业供应链,依托行业信息化系统进行整车零部件材料数据收集,则可有效实现全面、准确、及时跟踪和分析整车有害物质使用情况和开展可回收利用率计算工作,减轻企业负担,且符合国际通行做法。

  三是履行责任延伸制度,发布《汽车拆解指导手册》。

  四是加强全产业链密切合作,不断提升行业整体“绿色”水平。汽车生产企业应加强同零部件供应商的合作力度,促进开发回收利用性和环保性较好的新材料,加强对替代材料和再生材料技术的应用推广;同时,建立与回收拆解企业、资源再生企业的密切合作关系,共同开展车用材料的可回收利用性判定、再资源化技术、绿色拆解技术等,扩大回收材料的再生领域,提高再生产品质量,形成新的绿色竞争优势,促进汽车全产业链的绿色发展。

  张建伟也透露,中汽中心在推动汽车产业绿色可持续发展方面已经做了相当多的基础工作,包括落实和推进汽车有害物质的管理、乘用车平均燃用消耗量核算、汽车产品生态设计等政府的委托项目等;中汽中心组织汽车行业有关企业成立了车用材料工作组,进行汽车有害物质管理以及替代材料的共性技术研究,开发及运营中国汽车材料数据系统CAMDS、中国汽车绿色拆解系统CAGDS、车用材料基础数据库AMASS等行业基础数据库,意在用整体的解决方案协助我国汽车行业高效进行有害物质管控,从而提升我国汽车产品的环保水平。




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