自動車での軽量材料の適用

1。背景とトレンド

軽量の需要： 車両の重量が10％減少するごとに、燃料消費量を6％〜8％削減できます。密度は0.9〜1.5 g/cm³で、プラスチックは鋼（7.6 g/cm³）などの金属の理想的な代替品です。

環境保護と省エネ： プラスチックはリサイクル可能であり、一部のバイオベースのプラスチックは内部部品で使用され、炭素排出量が削減されます。たとえば、ガラスをポリカーボネート（PC）に置き換えると、重量が50％減少し、CO₂排出量が低くなります。

コストとプロセスの利点： プラスチックは形成や処理が簡単で、製造ステップが簡素化されます。 Daimler-Chryslerのプラスチックバンパーの採用により、コストが12％、体重が9％減少しました。

2。メインアプリケーション領域

内部部品（自動車用プラスチック使用の56％）：

• 計器パネル： ソフトタイプ（PVC/ABSスキン + PUフォーム）とハードタイプ（PP、ABS射出成形）。

• 座席： クッション材料としての柔らかいPUフォーム。天然繊維（ココナッツシェルなど）は通気性を高めます。

• ドアパネル： ABSスケルトン + PUフォームスキン、またはリサイクル性のためのTPO材料。

• ヘッドライナー： PPフォーム基板 +不織布/PVCスキン。音と熱断熱材を提供します。

エクステリアパーツ：

• バンパー： PC/PBT合金（耐衝撃性が高い）、修正PP（低コスト）。サンタナはエラストマーで共重合PPを使用しました。

• ラジエーターグリル： ABS/PC合金またはASA（気象耐性、塗装なし）、コストを50％削減します。

• フェンダー： 優れた気象抵抗を伴うPP、FRP、またはPUエラストマーの強化。

機能部品：

• 燃料タンク： HMWHDPE多層複合材料、化学的に耐性、衝撃防止。

• 摂取マニホールド： ガラス繊維強化ナイロン（PA）、体重を1 kg減らし、効率を15％改善します。

• 照明システム： PC/PMMAウィンドウとランプ、ガラスよりも40％〜50％軽量。

パワートレイン：

• エンジンカバー/シリンダーヘッド： 修正されたPA、50％軽量、30％安価。

• プラスチックエンジン（実験段階）： 金属エンジンより50％軽量で、30％低いノイズ。

3。主要な材料技術

• 高性能の一般的なプラスチック： PP（自動車プラスチックの50％）、ABSは繊維強化（ガラス繊維など）および衝撃修正（POEの強化など）によって改善されました。

• 複合材料： 剛性が高いボディパネルと偏向者用のFRP（ファイバー強化プラスチック）。強度と低い重量のバンパーおよびボディ構造のSMC（シート成形コンパウンド）。

• 専門工学プラスチック： 耐熱性と衝撃強度を備えたバンパー用のPC/PBT合金。リサイクル性を備えたインストルメントパネルスキン用のTPO。

4。国内および国際的な比較

• 使用ギャップ： 先進国では、車両でのプラスチックの使用は車あたり150 kg（体重の13％）に達し、中国では車あたり110 kg（10％）です。乗用車の場合、先進国は車あたり100 kgを超え、中国は平均70 kgです。

• テクノロジーギャップ： ドイツと日本は、PVC、PU、PP、ABS、およびFRPを広く適用しています。中国は主にPPとPVCに依存しており、炭素繊維などの高度な材料の使用が限られています。

5。将来の開発の方向

• 高性能資料： ナノコンポジット、塗装可能なプラスチック、および繊維強化熱可塑性プラスチック。

• 持続可能性： 特にインテリア用途向けの生分解性およびバイオベースのプラスチック。

• 統合デザイン： アセンブリステップを削減するための大きな部品（バンパーやダッシュボードなど）のワンピースモールディング。

6。課題と機会

• リサイクル技術： マルチマテリアル複合材料（機器パネルなど）はリサイクルが困難であり、簡単に分離するためのデザインが必要です。

• コスト管理： 塗装可能なPPおよび塗装剤の材料は、後処理コストを削減できます。

結論

軽量化、機能的統合、環境保護の利点を持つ修正されたエンジニアリングプラスチックは、自動車業界の中心的な材料になりました。複合材料とポリマー合金の進歩により、アプリケーションはパワートレインシステムと体構造にさらに拡大し、効率と持続可能性への業界の移行を加速します。中国企業は、グローバルリーダーとのギャップを絞り込むために、高性能資料のR&Dを強化する必要があります。