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        华特碳纤熊飞:挑战不可能 让碳纤维汽车由图纸变成现实
        2019-12-12 09:23:08 新材料在线

          在2017年的一场上海车展上,一款名为前途K50的纯电动跑车一亮相,便惊艳全场。这款定位为城市纯电动的跑车,续航能力可达到380公里。其无框车门设计、流畅的线条俘获了无数“老司机”的小心脏。

          K50

          最为特别的是,碳纤维覆盖全车车身,科技感十足。

          实现全车碳纤维覆盖并实现量产,国际上拥有这项技术的汽车企业屈指可数。有媒体连用几个“了不起”表达称赞之意。

          11月份,多雨的江南苏州已是寒风难敌。

          在前途汽车厂区里神秘的“成型车间”的生产却热情似火。

          成型车间

          与传统车企的“冲压、焊装、涂装、总装”四大车间配置不同,前途汽车厂区少了“冲压车间”,多了“成型车间”。

          令K50车身散发出神秘气息的就是这个车间。

          车间内,从成型到测试,一切正有条不紊的进行!跋衷谇巴酒礙50的年产能是5000辆!币簧碚阶抛暗男芊刹┦吭诿Φ貌豢煽坏耐币膊煌惹榈亟哟虏牧显谙撸恳恍械陌莘。

          熊飞与K50

          K50从设计图纸落地,面临碳纤维复合材料应用经验空白、上下游配套空白、产品研发设计空白、尤其是碳纤维部件批量生产等一系列的困境。完成这项任务,无异于“闭门造车”,在华特时代碳纤维科技有限公司(简称,“华特碳纤”)总经理熊飞博士的带领下,华特碳纤维团队一路披荆斩棘,完成了这项看似不可能的任务。

          成立“华特碳纤维”

          在前途汽车的试驾场地,伴随着K50的独特的刹车声,熊飞驾驶着他参与研发的得意之作停在小编面前,邀请小编上车。一股强力的推背感,K50的速度直线飙升,“它的百公里加速只需4.6秒”。熊飞博士颇为自豪地介绍起这款飞驰中的跑车。

          作为前吉利汽车研究院的总工程师,熊飞最大的爱好就是驾驶,他最大的热爱是汽车。

          从大学一毕业熊飞就与汽车结缘:参与了研发国产汽车钢板,从板材成型到汽车车身设计、汽车材料的研发以及汽车轻量化等项目。他见证了市场需求与工艺发展的变迁。

          2012年,K50在长城华冠立项。长城华冠高层对K50进行了清晰的定位:自主品牌、电动车、能走进家庭用车的超级跑车。

          当时的长城华冠已经开始摸索碳纤维复合材料汽车覆盖件的相关工艺,但缺乏相关人才,长城华冠高层找到了熊飞,并对他说,“你来,我们成立碳纤维复合材料公司!,熊飞临危受命,接过了担子,华特碳纤就此成立。

          研发K50,熊飞将它定义为最有科技含量、轻量化极端超前的项目。K50——被寄望承载长城华冠竞争力和科技水平的代表作。除了双电机、双四驱、全铝车身,最大的亮点是全碳纤维覆盖件。

          碳纤维车身部件

          从金属材料到碳纤维复合材料,这中间是巨大的行业鸿沟,对于刚跨行的熊飞而言,最直接、最迫切的难题是,碳纤维复合材料应用工艺和批量生产面临的挑战。

          熊飞将恶补碳纤维复合材料的功课列为首要任务,除了看书外,以不耻下问之心纠缠住同事、专业人士各种请教学习。

          所幸的是,熊飞先后供职于长城汽车的副院长、吉利汽车研究院的总工程师。这为熊飞参与K50的项目以及运营管理华特碳纤维公司打下良好基础。

          K50的设计图纸虽然诞生,从团队经验到整个碳纤维产业生态并不足以支撑其变成现实。不过,正如熊飞所言,长城华冠的队伍中,从董事长陆群、总裁王克坚到底下工程师都是一群有情怀的汽车人,是他们支撑着K50项目画下圆满的句号。

          摸着石头过河

          K50以碳纤维为覆盖件,优势明显。

          K50的碳纤维覆盖件有29个,重约47公斤,而同等大小的传统汽车,仅4门和2盖就达90公斤至120公斤,K50整体轻量化优势明显。

          此外,由于碳纤维的性能优异和可设计性强,通过工艺可塑造出十分美观的造型。例如汽车尾门,传统材料工艺只能划开分界线,通过多块材料焊接而成,而碳纤维由于造型自由度高,左右后侧围可一气呵成。

          再者,碳纤维覆盖件起到了对车身的部分载荷的分解作用,发生碰撞时对车内的人起到了;ぷ笥,安全性理想。

          不过,全碳纤维覆盖件虽有种种的优点,但其工艺却难倒了无数业界人士。特别是碳纤维覆盖件的批量化生产需要考虑其尺寸、稳定性、外观、质量。

          K50的研发生产周期也较为漫长。工艺开发、产品设计、调试验证、稳定高质量的批量生产全部落在了华特碳纤的身上。

          缺乏参考、缺乏标准,每走一步都是摸着石头过河式的探索。

          从成型工艺上来说,碳纤维复合材料由于成型工艺的特殊性,对于固化温度和时间有严格要求,团队缺乏相关的标准指导选择最优的工艺窗口。温度的控制、压力、时间组合都将影响到产品的不良率。碳纤维复合材料的成型,是利用碳纤维丝线和树脂结合通过压力和温度的工艺制作而达到设计形状,压力过大,纹路会被压坏,压力过小,表面质量出现问题。因此温度、压力、和加工时间需要综合考虑到模具、树脂和碳纤维三者之间的变化。

          在尝试的阶段,需要不厌其烦的反复试验,对不同树脂、材料、温度、压力甚至是时间段所得出的测试结果进行归纳总结,“对结果进行分析和归纳才具备指导意义、对技术的深入研究才能指导生产”,对于繁杂枯燥的实验熊飞博士仍保持细心谨慎。

          从图纸到现实,只有找到最优工艺窗口,才能使得产品提高良品率,提高竞争力,降低生产制造成本。

          时间的概念在那时候是:,无双休、24小时黑白颠倒,除了实验就是总结。至今提起,熊飞仍觉得感慨。

          激情和热爱方能成事

          新材料在线?在采访前途汽车当天,室外气温很低,冷风直往人身上灌。熊飞博士穿着薄薄的西装驾驶着汽车认真地一遍又一遍配合视频的拍摄。

          正如他说所的,开发K50,除了魄力,情怀、激情和热爱都是不可或缺的。

          长城华冠决定做K50的初衷,是打造成一个平台,形成一个汽车的系列,进而实现整个碳纤维汽车产业化。批量化生产碳纤维汽车覆盖件,在全球范围的行业内寥寥可数。由于工艺的复杂度,最初并不为人所看好。但K50优异的性能和优雅的外观成为支撑熊飞博士及其团队走下去的动力。

          接下K50项目并将其漂亮的完成,与熊飞博士热爱挑战的个性密不可分,他幼时就已经形成动手能力,将木头捣鼓成船的形状,装上橡皮筋和螺旋桨,装上电机和电池,想尽办法让船动起来。

          后来进入汽车企业工作实习,熊飞主动学焊接等技术,“干过和没干过,是不一样的。碳纤维也一样,只有深入研究,工作到每一个细节才能真正掌握”。熊飞认为实践很重要。

          直到现在,这一个性支撑着他继续前行。在他看来,碳纤维行业内最大的挑战是在保证产品质量和性能的前提下如何实现低成本批量应用。他亲自参与并安排了专门的研发团队分别对树脂、碳纤维、尺寸、模具、工艺进行研究!暗卑颜庑┤垦芯空嬲庖迳涎芯客噶,对碳纤维零部件来说会是一个巨大的革命”。

          目前,碳纤维复合材料在汽车的应用只针对高端汽车。熊飞则自己提出新的挑战,让碳纤维复合材料走进大众汽车市场。熊飞提出实现在25万到35万元汽车的大量应用。这意味着,相对于售价68万的K50,碳纤维材料成本至少要降低2/3。

          从碳纤维产品的成本构成来看,主要是由30%的原材料成本和70%的工程制造成本,降低2/3的成本意味着工程制造需要大量的工艺改善。为此,熊飞专门设立了一个小的研发团队对碳纤维、树脂、温度、压力等材料及工艺展开研究。

          相关研究的展开也为华特碳纤对K50及其他车型的探险布下了一枚重要棋子。

          虽然极具挑战,熊飞却已经透出浓浓的自信。

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