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迈向更可持续的汽车复合材料制造

法国汽车技术供应商Forvia成立于2022年,由汽车技术公司佛吉亚和海拉合并而成。近日,该公司首席执行官Patrick Koller概述了公司的一些可持续发展目标和举措,强调该公司的目标是到2045年实现运营中的净零碳排放,初步目标是到2030年减少40%的排放量。

该公司的战略是三管齐下,通过模块化减少汽车装配所需的组件数量,为某些应用迁移到回收和/或生物基材料,并为许多组件引入回收和再利用方案。

Koller介绍了两个模块化解决方案的例子,分别是座椅和内饰,与目前的做法相比,每个解决方案都能显著减少二氧化碳排放(模块化内饰设计可减少86%)。这种节约来自于范围3排放的减少——或下游供应链以原材料、工艺和相关能源使用的形式产生的排放——通过引入一种设计,使用更少的整体材料、更少的整体组件,在整个过程中只使用一种材料,并实施一定比例的回收或生物基材料。

随着越来越多的生物基和回收成分被添加到材料配方中,Koller指出,人工智能将成为预测材料特性和确保材料质量一致的关键。

加速向氢动力出行迈进

根据Koller的说法,Forvia专注于在轻型和重型商业市场实现氢动力汽车的技术。到 2030 年,Forvia 的目标是,一个完整的氢气罐系统的成本将相当于一个电池组,功率相同。

目前的目标是在其位于法国阿伦乔伊的清洁交通工厂提高 IV 型 700 bar 氢气罐的产量,该工厂于 2023 年 10 月投入运营。根据该公司 2024 年 2 月公布的 2023 财年业绩,目标是到 2030 年达到每年 100,000 辆坦克的满负荷产能。

Allenjoie工厂加入了佛吉亚在中国和韩国的氢气罐工厂,并计划在不久的将来扩展到北美。


佛吉亚氢能解决方案旨在扩大氢能生态系统,预计将于2024年在北美宣布新客户和即将建成的生产设施。

IV型(带聚合物衬里复合材料)储罐是公司目前的重点,III型(带复合材料外包装的金属衬里储罐)储罐也是为亚洲市场制造的,并且正在对全复合材料V型储罐进行研发工作。这些储罐可用于氢燃料电池或改装氢内燃机 (ICE) 车辆。

佛吉亚氢能解决方案北美副总裁 Nick Miller 表示,在该公司的每个工厂,绕线过程都是高度自动化的,旨在提高大批量生产,并包括过程中的无损检测 (NDT)。

在市场方面,Miller解释说:“在北美,主要兴趣首先是5-8级中型/重型卡车,这些客户目前更喜欢氢内燃机汽车,而不是氢燃料电池或电池电动汽车。欧洲市场为轻型卡车和货车等小型车辆提供了更多机会,而亚洲(特别是中国)则在所有公共汽车和卡车类别中全面表现出对氢动力汽车的兴趣。他补充说,一般来说,电池将成为乘用车的首选方法。”

Miller解释说:“氢内燃机是一个受欢迎的过渡站,它比燃料电池便宜,更容易实施——对现有内燃机汽车的改动更少。这是一项了不起的桥梁技术。与普通内燃机汽车相比,氢内燃机汽车的排放量也低,效率更高。燃料电池是“最环保”的整体能源类型,因为它们不产生排放并且效率最高,需要“更复杂的过渡”并且更昂贵。”

佛吉亚氢能解决方案工程总监Charles Shappell补充道:“我们的客户通常会测试BEV(电池电动汽车)与氢内燃机与燃料电池,看看哪种最适合它们。

今年,Forvia预计将宣布新客户以及未来的北美氢气罐生产设施。

此外,Shappell补充说:“可持续性,特别是建造可回收的储罐,是我们的一大目标。佛吉亚氢能部门努力实现这些目标的一种方式是与其 Materi'Act 部门合作。”

Materi'Act:减少碳纤维、塑料的碳足迹

Materi'Act于2022年11月在法国里昂成立,旨在开发、生产和销售比传统材料低85%碳足迹的材料。该设施目前设有内部实验室和试点车间,同时还接待了初创公司。

Materi'Act北美可持续原料总监Akim Khalef解释说:该部门在三个分支中运营:化合物、箔和碳纤维。

复合材料部门正致力于聚烯烃和苯乙烯等树脂的配方,这些树脂的回收含量高达90%,使用生物基含量可减少高达90%的二氧化碳。这些化合物被开发成用于注射成型的颗粒。Khalef指出:“我们必须时刻注意不要牺牲质量和机械性能。”正如科勒所说,Materi’act使用人工智能来准确地建模和预测材料的性能。到目前为止,该公司表示已经测试了400多种新材料配方。

该部门还致力于研发其NAFILean大麻纤维/聚丙烯材料的新版本,包括更硬的版本和具有可见天然纤维的A级表面版本。


Materi'Act的目标之一是创新Forvia的NAFILean大麻纤维/聚丙烯产品,用于汽车内饰,包括将生物质废物整合到回收塑料中,以及具有更高刚度或可见部件的A级表面的新型NAFILean版本

Khalef说:“最终目标是为这些材料开发美国供应链。”为此,Materi'Act最近宣布与PCR Recycling成立一家名为Materi'Act Dallas的新合资企业,目标是加速北美再生化合物的开发和交付。新成立的公司将收集原料,回收,精炼,配方和复合,以提供满足汽车制造商严格要求的再生聚合物。

Materi'Act的箔部门正在研究生物基材料,用作汽车内饰的箔或“皮肤”,使用菠萝叶纤维等创造性原料。

碳纤维分公司致力于支持 Forvia 品牌——Khalef 说:“我们主要致力于低二氧化碳的足迹并支持碳纤维氢气罐的生产,与传统纤维相比,碳足迹减少了50%。”


Materi'Act的一个目标是生产由生物基前驱体制成的低碳足迹碳纤维,以及生产能源密集度较低的纤维

Materi'Act使用什么技术?虽然该公司还不能透露太多细节,但Khalef说:“我们正在从原材料和工艺的角度进行研究。在工艺方面,该公司正在研究一种能源密集度较低的碳纤维生产工艺,同时也使用可再生能源作为使用的能源,同时也旨在提高产量。该公司还在研究使用生物基前体的碳纤维。”

Khalef 表示:“我们的目标是在 2028 年之前推出我们的第一批产品,我们当然的目标是为氢气罐提供碳纤维供我们自己使用,但最终我们也希望向一般市场供应。”

从短期来看,该公司还表示,其目标是到2025年将其Materi'Act分支机构扩大到400名员工,到2030年实现超过20亿欧元的销售额。

用于汽车内饰的更可持续材料

Forvia的内饰部门与Materi'Act携手合作,致力于开发、验证和实施更多的回收和生物基材料到其生产部件中,并帮助指导Materi'Act优先考虑哪些配方。

当然,Forvia已经在一些内饰部件中使用了生物复合材料,特别是正如Koller所指出的那样,在中等价位的车辆中。该公司于2003年推出可压缩成型的天然纤维增强聚丙烯(NFPP)材料,其大麻纤维复合材料NAFILean产品线于2011年推出,目前已用于900多万辆汽车。Forvia高管表示,这只是该公司Materi'Act计划的开始。该公司还在为其大麻纤维寻找新的原料和供应商,并预计到2025年在市场上推出新的NAFILean产品。(来源:CW复材世界)

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