汽车新颜值经济爆发:这些材料与工艺最受“靓仔”们的青睐

材料内参 2022-01-17

汽车新能源汽车

5298 字丨阅读本文需 16 分钟

有一句谚语叫做“种什么因,得什么果”。我们现在丢弃的塑料水瓶可能会成为污染环境的垃圾,但换一种角度,如果能将它们再利用,这些水瓶可能很快就会变废为宝,成为我们下一辆汽车的一部分。可持续已经是当今业界最喜欢的流行语,汽车制造商也在竞相将材料再利用,制成坐垫、脚垫、门板和仪表盘的装饰。起初是用回收的木材,然后是“纯素”皮革,现在,来自海洋的塑料垃圾、稻壳、亚麻籽和龙舌兰正在改变制造过程。

可以说,在双碳目标下,车企加速电动化转型,新能源汽车再迎发展新风口!在车企,尤其是新势力车企对创新更大胆的包容性和开放度的影响下,各种新材料、新工艺在新能源汽车上得到尽情释放。

与消费者接触最多,且科技与科幻感更强的内饰,成为“靓仔”们重金打造高光颜值场景。具有极高设计自由度的塑料在这一轮汽车新颜值经济中,有哪些材料与工艺最受“靓仔”们的青睐?

沉浸化:塑料助力智能交互高颜值

根据Markets and Markets咨询公司的市场分析预测,2020年全球新能源汽车车用塑料市场规模约8亿美元,将以高达26.9%的年复合增长率快速增长,到2025年有望到达26.3亿美元。塑料将在新能源汽车上扮演越来越重要的角色!

塑料在汽车上主要用于内饰件、外饰件与结构功能件。相比内饰,由于受到安全因素及交通规则的制约,外饰件可发挥的设计空间相对有限,甚至同质化愈演愈烈。

为了去同质化,凸显品牌个性,内饰空间成为车企设计师大展拳脚之地。同时,由于消费群体以及新能源汽车结构与功能的变化,相比以往的传统汽车,近年新能源汽车的内饰设计已产生翻天覆地的变化。

“一方面,越来越圈层化、以兴趣聚友的Z世代群体成为新能源汽车的消费主力,单纯的‘家居风内饰 ’或‘数字竞技内饰’已远远不足以满足他们多元化的审美需求。”广州汽车集团股份有限公司(GAC Group)汽车工程研究院概念与造型设计中心前瞻设计部前瞻设计专业总师陈奎文告诉“雅式橡塑网(AdsaleCPRJ.com)”。

“另一方面,新能源汽车的纯平后排、更长的轴占比、更智能的交互体验,让汽车成为智能体验空间,而非传统的交通工具。在这个移动起居室中,用户拥有更多场景体验:饮茶、办公、看电影、唱歌娱乐等。”陈奎文补充道。

浙江吉利集团控股有限公司(Greely)高级专家李智也认为,汽车作为移动的出行工具,它更像是应用场景的载体,正不断向手机功能拓展深化,这是一场智能化变革。汽车内饰的设计前期主要以功能化设计为主,随着消费者需求的变化,结合不同的应用场景,打造符合潮流的内饰布局。“比如消费者希望在车上打游戏,中控台就好像是游戏的显示屏,方向盘就是操控杆。”

全新的应用场景让汽车的内饰设计、CMF的思维都需要彻底转变。“现在的汽车内饰设计不仅需要智能交互,更要做到沉浸式设计。”长城汽车股份有限公司(Great Wall Motor)造型领域 C&T设计科科长唐丽丽说,她进一步指出,沉浸式内饰设计意味着通过合理的人机、色彩、灯光交互、舒适的材料、香氛和音乐的互动来让消费者的“五感”体验感受到设计的存在。沉浸式设计自然离不开现代材料与智能科技的共同努力。

触控导电材料:座舱更智能

近年,以小鹏、理想、蔚来等为代表的新势力车企纷纷将大部分触摸按键集成在触控大屏上,部分物理按键也通过触感膜片取代触控按键。

“传统燃油汽车与新能源汽车内饰的区别,可以说类似摩托罗拉与苹果手机,都从按键走向触摸屏。”北京汽车研究总院(BAIC Motor)内外饰部科长李俊贤说。这一次升级换代给了导电触控材料如ITO/CNT/PEDOT等特种工程材料很大的发挥空间。

广汽集团AION Y的内饰整体设计非常简洁,整个仪表台就只有液晶仪表和中控屏幕两块液晶屏幕,中控区域取消了实体按键。

奔驰于2021年12月推出的纯电动大型轿车——奔驰EQS,作为一款售价百万级的电动豪车,其内饰最引人瞩目的也是中控搭载的超联屏。该超联屏由多个OLED显示器组成,排列整齐,所有显示组件都采用连续的塑料前框架封装,包括氛围灯和集成在玻璃显示表面的圆形通风口,拉满科技感。

此外,获得2022年CES创新奖的大陆集团ShyTech显示屏隐藏了由按钮、灯光和开关组成的控制面板,以全新方式与显示屏整合在一起。该显示屏采用类似木纹、碳纤维或皮革样式的外观,采用A柱到A柱的解决方案,充分利用座舱宽度。

为提升人机交互体验,吉利汽车在触控屏中加入导电材料,让触控屏按下之后,会有类似手机振动的提示,增加客户使用体验。

透明材料:增加氛围受追捧

氛围灯已成近年汽车,尤其是新能源汽车的标配件,它主要通过以聚碳酸酯为主要材质的透光膜片、透光塑料以及透光皮革配合灯光来实现各种氛围效果。

上汽大众首款基于MEB平台的电动SUV车型ID.4 X自2021年3月底上市以来,销量节节攀升。这款备受关注的电动车就采用了多材料组合+缝线装饰的悬浮式中控台,在下方添加氛围灯增加层次和颜色。

此外,透明塑料如PMMA、PC 可打造出水晶效果的装饰件,越来越多地应用于中高端车型。比如长城魏牌摩卡的档把手球就采用了水晶材质;专为女性设计的长城旗下欧拉“朋克猫”在内饰上采用镀铬材质和水晶材质的相组合,让米色与酒红色搭配的游艇式座舱设计充满浓浓复古风。

“目前水晶质感的材料及工艺应用相对成熟,对于红旗等高端汽车来说,更期待能够打造出钻石翡翠质感的透明装饰材料。”中国一汽研发总院材料院(FAW Group)高级主任朱熠对塑料仿其他材料的设计提出了更高期望。

透明材料在内饰应用不局限于装饰件。即将上市的吉利G品牌缤越升级车型将选用特种工程塑料制成的透明遮阳板。该遮阳板可提升视野透视性,同时采用特殊的表面处理技术防止光线过强刺激驾驶员的视线,避免产生安全隐患。该产品将同时在吉利Smart的一款车型上使用,这也是吉利首次搭载透明遮阳板产品。

软质材料:提升舒适成标配

对于汽车座舱来说,“舒适感”也是基本标配。尤其“摸得软”的材质,更能让人放松愉悦。“特别随着三胎政策的开放,家庭出行对多座位特别是7座车的需求提升,如何提升孩子、长辈的乘坐舒适感受,减少座舱内噪音,也将是未来汽车内饰设计需要关注的方向。” 长城汽车股份有限公司(Great Wall Motor)造型领域 C&T设计科科长唐丽丽表示。软质触感材料除了真皮、合成革以外,还离不开TPE、TPO以及PP材料和织物等。

吉利在其新款极氪品牌车型尝试采用整体发泡的顶棚内饰板。相比传统的顶棚内饰板一般采用面料和骨架基材的结构,整体发泡材料的吸声性能更好,能够提升整车的NVH。发泡一体成型工艺还有利于集成化设计,同时采用的新型材料相比传统聚氨酯发泡更有效提升车内空气质量。

此外,长城坦克800展车大面积采用柔软绒布,包覆了仪表板、座椅和顶棚,来提升触感,提升舒适度。吉利嘉际白金款PHEV中控台上方以及门板内侧、座椅使用了大面积的合成革包覆。

健康化:抗菌耐污有卖点,抗病毒材料寻突破

在新冠疫情爆发之后,健康座舱几乎成为每款新能源汽车的基本“标配”。某些汽车品牌甚至推出了“舒适之星”、“CN95健康座舱”、“健康指数推荐车型”等的评选。可以说健康座舱在提升汽车品牌形象方面发挥更重要作用,这也带动了抗菌、耐污、低气味低VOC等材料的强劲需求。

其中,抗菌材料主要应用于车门手把、方向盘等,抗病毒材料则主要应用于空调滤芯等。如吉利汽车2020年发布了国内首款抗菌车型吉利ICON。据介绍,其方向盘采用技术材料经广东省微生物研究所权威鉴证,抗菌率超过99%。

耐污材料主要应用于浅色或亮色装饰件,通过表面增加有机硅涂层,减少灰尘的堆积。高合HiPhi X车型的座椅就采用了陶氏2021年新发布的有机硅LUXSENSE。该有机硅特有的分子结构,可提升汽车座椅表面的耐磨性、耐老化、防污性、阻燃性,抗褶皱性,并且易清洁,不含有害溶剂和增塑剂。

“目前抗菌耐污材料已有相对成熟的技术,但随着疫情的发展,车企更期待能够有效抗病毒的材料。”中国一汽研发总院材料院(FAW Group)高级主任朱熠补充道。

消费者都渴望自己的座驾既科技智能,又健康舒适。不过,北京汽车研究总院(BAIC Motor)内外饰部科长李俊贤指出:“要把握好简约与豪华、科技与舒适的关系是汽车内外饰设计方面的难点。如要提升科技感就会需增加氛围灯的使用,但过多的交互氛围灯会影响舒适感。轻奢风的奢华与传统奔驰式的豪华又不一样,这些都需要设计师对材料、工艺以及消费者心理需求的巧妙把握。”

低碳化:环保材料齐上阵,批量阻力待破解

不过,当前车企只把内饰做得智能化、健康舒适还远远不够。随着碳中和、碳达峰“双碳”目标的发布,汽车产业脱碳系将迎来系统性的变革。宝马、沃尔沃、大众、奔驰,以及国内长城等汽车企业都发布了碳中和目标与行动计划。

宝马集团计划到2030年在生产环节减排80%,奔驰秉持“2039愿景”计划2039年实现乘用车新车型阵容碳中和,沃尔沃承诺“2040年环境计划”,大众汽车计划“2050年前实现碳中和”,此外,长城汽车计划在2045年实现碳中和,并将在2023年建成首个零碳工厂以打造汽车产业循环再生体系。

在减碳行动上,除加速电动化转型减少燃料形式上的碳排放外,车企也更加注重营造“低碳生活氛围”,再生材料、可回收利用生物基塑料(麻纤维板、生物纤维塑料等)在汽车上正得到越来越广泛的应用。那么,有哪些车企在行动呢?

福特:海洋垃圾“变身”汽车部件

“每个人都开始意识到塑料和废物的问题。”美国汽车制造商福特可持续发展技术研究员黛博拉·米列夫斯基说,“两年前,人们对海洋污染进行了大量宣传,我们觉得有义务做点什么。”

福特尤其倡导在其车辆中使用可再生材料。2008年,该公司用大豆制成的坐垫取代了野马跑车中使用的石油基多元醇泡沫,这是业界首创。最近,米列夫斯基和其团队开始研究如何将1300万吨海洋塑料中的一部分转化为未来福特汽车的零部件。这些塑料威胁着海洋生物,污染着海岸线。结果就是,他们用曾经的尼龙渔网制作了新款福特越野车Bronco Sport的线束夹。

荷兰皇家帝斯曼集团从渔民那里回收渔网,并供应给福特。这些网经过分类、洗涤和干燥后,被切割成小颗粒,并注塑成重约5克的线束夹以及为Bronco Sport的侧帘式安全气囊供电的导丝。

米列夫斯基说,目前,福特正测试回收塑料在Bronco Sport的天线罩、地板侧轨和变速箱支架上的耐久性。

奥迪:可持续材料打造零碳未来

对于德国汽车制造商奥迪来说,可持续材料是实现碳中和目标的第一步。回收的PET瓶子被研磨成涤纶纱,占奥迪第四代A3汽车座椅材料的89%。另外还有PET瓶被回收用于奥迪A3的地毯。全电动E-tron GT的地毯和地垫是由Econyl制成的,Econyl是一种用渔网制成的回收尼龙纤维。E-tron GT的20英寸车轮也是由低碳铝组装而成的。

今年8月,奥迪展示了Skysphere电动跑车概念车,其特色是用料方面采用可持续化生产的材料,如超细纤维织物、环保认证的桉木及合成皮革。

“奥迪致力于使用可持续材料,我们正在新车制造中进行着改变,”奥迪政府事务主管斯宾塞·里德说,“我们有非常高的标准,并对这些产品进行全面审查。”

然而,里德表示,奥迪的首要任务是扩大其电动汽车阵容。到2025年,美国30%的奥迪汽车将采用全电池电动或插电式混合动力。目前该行业的重点是电池材料镍、锂、镁,以及可持续化地采购这些材料。

沃尔沃:2030年实现无皮革化

汽车制造商沃尔沃表示,它正在解决其汽车的所有可持续发展问题,而不仅仅是碳排放。该公司表示,到2030年将实现无皮革化,并使用其开发的一种名为Nordico的材料,它由回收材料制成的纺织品组成,例如PET瓶、来自瑞典和芬兰可持续森林的生物属性材料,以及从葡萄酒行业回收的软木塞。

沃尔沃负责颜色和材料的高级设计经理雷卡·米纳表示,沃尔沃一直在“寻求减少畜牧业生产中残留物的技术,这些残留物通常用于塑料、橡胶、润滑油和黏合剂的生产,要么作为材料的一部分,要么作为材料生产或处理中的工艺化学品”。

“在我们的大多数主要市场,出于对动物福祉的担忧以及养牛业的负面环境影响(包括砍伐森林)的考虑,消费者对更可持续材料的需求呈增长趋势,特别是皮革的替代品。”米纳说,“我们也有同样的担忧,所以选择放弃使用动物皮革,转而专注于像Nordico这样的高质量可持续替代产品,以满足客户的需求。”

美国哥伦比亚大学商学院教授杰弗里·希尔表示,汽车制造商之所以这样做,是因为他们感受到了来自消费者和政府的压力。但在汽车制造中确实存在阻挠让世界变得更美好的因素。希尔说,虽然这些改变都是小步骤,但每一小步都会起作用。

集成化、全电化、模块化:高光免喷涂、多物料注塑迎商机

新能源汽车的迅猛发展以及全新多场景的内饰设计又将为塑料加工带来哪些影响?

广东伊之密精密机械股份有限公司(Yizumi)董事副总经理、注塑机事业部总经理张涛此前在《对话大咖:“塑”造智能、无碳未来》视频采访中表示,新能源汽车对内外饰零部件的成型工艺技术要求发生了变化。为满足这些技术要求,伊之密开发了物理发泡成型工艺、化学发泡成型以及长玻纤在线配混增强解决方案。此外,伊之密还为延锋内饰、法雷奥、劳士领等一些有影响力的汽车及零部件企业开发了专用机器,满足其个性化需要。

伊之密董事副总经理、注塑机事业部总经理张涛在《对话大咖II:“塑”造智能、无碳未来》视频专访中分享“汽车新浪潮下的更高要求”。

“新能源汽车的光学部件、软硬胶结合、表面高光等部件以及结构增强件,为注塑机带来新增长机遇。”泰瑞机器股份有限公司(Tederic)总工程师周宏伟说,表面高光及软硬胶结合的装饰件,主要采用多物料、多色或双色注塑成型,带动了市场对中大型垂直转盘、水平转盘对射注塑机的需求。

尽管新能源汽车内外饰集成化,但减少的是零部件数量,塑料的使用量不会减少,只是通过注塑机的多工位实现多合一的注塑成型。比如三角窗、汽车后尾门、天窗等一体注塑成型。如车灯组建通常采用不同材料进行组合,工程料支撑件加上聚碳酸酯(PC)或PMMA成型,对成品的透光性要求比较高,这就需要更高精度的注塑成型,从塑化角度来讲,需要注塑机对温度和甚至剪切进行精准控制。

汽车电子及插配件、功能结构件,尤其是碳纤维增强或是玻纤增强结构件则多采用全电机注塑成型。“值得注意的是,由于全电机可实现低能耗和高精度的生产,越来越多的汽配件会更倾向于采用全电机生产,呈现‘汽配全电化’的趋势。” 周宏伟指出。新能源汽车的内外饰件更新速度比传统燃油汽车更快,周期更短,为满足汽配企业的交付要求,模块化设计的注塑机会更受市场欢迎。

此外,为实现车用塑料件内饰更高颜值与功能需求,高光免喷涂、激光雕刻等工艺也有较大市场需求。如,被称为“现象级爆款(2021年7月上市宏光Mini EV仅11月销量高达3.3万台)”——上汽通用五菱Mini EV的空调开关就采用了彩色免喷涂塑料。

长城“欧拉好猫”副仪表板面板也应用了高亮黑免喷涂+激光雕刻工艺,在成本降低的情况下实现了较好的视觉效果。欧拉汽车是长城汽车于2018年推出的全新的新能源品牌。欧拉汽车2021年全年累计销量135,028辆汽车,同比增长140%。

文章来源: 科技日报, CPRJ塑料橡胶

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