近年來，我國汽車產業不斷發展壯大，作為全球最大的汽車消費市場，2016年汽車產銷突破2800萬輛，連續8年位居全球第一。隨著汽車產銷量的增長，以及相關技術的進步，中國汽車產業站在了轉型升級的關口。按照“中國制造2025”以及《汽車產業中長期發展規劃》的要求，既要加大力度推進新能源汽車的發展，也要做好傳統內燃機汽車的節能減排工作，并將電子信息技術廣泛應用在汽車上，以信息化手段促進汽車工業發展。另外備受矚目的《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》（以下簡稱“雙積分”）政策已經于今年9月底正式公布，該政策將于2018年4月1日正式實行。在雙積分政策背景下，中外車企大力發展節能與新能源汽車已經是大勢所趨，而汽車非金屬材料在這一過程中扮演著十分重要的角色。

為促進我國汽車非金屬材料及制品技術水平的提高，中國汽車工程學會汽車非金屬材料分會于11月28日-30日在哈爾濱舉辦了以“輕量化、功能化、環保化”為主題的年會，以促進行業經驗分享、開闊科技人員技術視野、增強自主創新意識和技術積累。

“以塑代鋼”的輕量化之路

中國制造2025明確提出，到2020年，乘用車（含新能源乘用車）新車整體油耗降至5升/100公里，2025年，降至4升/100公里左右。到2020年，商用車新車油耗接近國際先進水平，到2025年，達到國際先進水平。而據國際研究機構實驗表明，如果汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%至8%；汽車整備質量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3至0.6升。因此，在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗成為各車企的發展潮流。

在汽車非金屬材料分會第七屆年會上，中國一汽新能源開發院材料與輕量化所處長鄭虹指出：“目前中國汽車行業成為全球汽車產業中的重要力量，汽車強國的夢想正在逐漸變成現實，為了推進汽車行業的綠色發展，國家出臺了一些列汽車產業發展政策，尤其是雙積分政策，必然改變各大汽車企業的產品結構，而非金屬材料的開發和應用，具有極大的輕量化優勢，既能緩解汽車企業在這兩方面的壓力，又能給非金屬行業提供更多的機遇，必將促使行業創新技術，開創汽車產業快速轉型升級、推動自主品牌全面振興。”

近年來汽車輕量化成為降低汽車排放、提高燃燒效率的有效措施，也是汽車材料發展的主要方向，汽車非金屬材料的用量也隨之上升，其中塑料和彈性體在車身輕量化方面具有舉足輕重的作用。

在車用塑料市場方面，無論是外裝飾件、內裝飾件，塑料用量都在不斷地增加。并且隨著工程塑料硬度、強度、拉伸性能的不斷提高，塑料車窗、車門、骨架甚至更多的汽車關鍵性部件都在采用塑料，因此以塑代鋼是汽車輕量化重要的發展趨勢之一。

按地域劃分，車用塑料制品在汽車領域的應用主要分布在美國、西歐、日本和中國；按塑料制品類型劃分，在汽車上應用最多的是工程塑料和通用塑料，其中聚丙烯（pp）制品在各大地域的應用是最廣泛的；聚氨酯（pu）作為發泡材料在汽車行業中的應用也十分廣泛，根據ihs markit數據顯示，聚氨酯在各個國家汽車材料中占兩成左右，汽車內飾上聚氨酯用量非常之大。ihs markit化工部副總監徐徐認為：“聚氨酯泡沫消費量按地區分布的話，中國無疑是最大的市場，個人認為，聚氨酯材料是汽車用非金屬材料中受市場波動影響最小的，預測未來幾年內，聚氨酯材料在汽車用量當中還會正增長。”

彈性體在汽車領域可以分為兩大類：一類是輪胎應用還有一類是非輪胎的應用。汽車輪胎市場是橡膠最大的終端市場，基本上有70%的橡膠用于了輪胎市場。中國在天然橡膠和合成橡膠市場都占據最大比例，因此，中國是全球最大的橡膠市場，這也是受我國最近幾年汽車產業和輪胎產業蓬勃發展的影響。我國的天然橡膠與合成橡膠的消費量巨大，但是自給能力呈現截然相反的狀態。

在非輪胎應用領域，三元乙丙橡膠（epdm）和熱塑性聚烯烴彈性體（tpo）有著廣闊地應用。數據顯示，2001年至2015年，全球乙丙橡膠產量和汽車產量走勢基本平行，某種程度上，epdm的生產狀態也可以反映整個汽車市場的狀態。但是我國的epdm產能相對較低，依賴于進口。

隨著“以塑代鋼”輕量化思路的深度應用，介于橡膠和塑料之間的熱塑性彈性體（tpe）的研發與應用也越來越成熟、越來越廣泛。2016年全球熱塑性彈性體消費量，已經達到了萬噸，tpe的發展與汽車產業的發展有很大關系，因為tpe的總消費量分布中，有43-44%是用于汽車行業。其中廣泛應用于密封條和導槽的tpv產品在未來市場具有挖掘的潛力。

總而言之，汽車輕量化是全球汽車市場發展的必由之路，據高盛集團預測，到2025年，整車制造企業（oems）生產的每輛車將減重約200公斤以滿足相應需求。在眾多的輕質化材料中，橡塑材料作為非金屬材料，在汽車輕量化中將起到越來越重要的作用。

安全環保與輕量化不可偏廢其一

2014年，全球交通運輸業的碳排放量占到了29%，是僅次于重工業的能源企業，說明汽車工業在碳排放比例中占到了相當大的比例，而汽車非金屬材料作為輕量化的有效手段被越來越普遍地應用。與此同時，汽車非金屬材料的蓬勃發展，也要重視一些問題。

隨著消費者對車內氣味voc的要求不斷提高，車內空氣質量強標的推進，內飾件voc管控成為各主機廠、內飾件產業面臨的挑戰。

在汽車voc這一塊，隨著國家強標的修訂工作的持續進行，以及車內空氣質量首次納入了國六的管理，對于整車企業來說，控制整車企業的voc符合法律標準的壓力越來越急迫。車內氣味是各大主機廠最為關心的一塊領域，無論是第三方研究機構發布的研究報告還是消費者的投訴情況來看，車內氣味作為消費者對于車型主觀化的一個評價，對于車企來說，如何改善車內空氣質量也是非常重要的。

中國汽車技術研究中心數據資源中心王雷認為：“在汽車研發階段是不會出現問題的，它出現問題是在量產過程中某一批次的產品，因為工料的問題造車了車內氣味讓消費者不舒服。”

汽車零部件和車內裝飾材料中所含有害物質的釋放，包括汽車使用的塑料和橡膠部件、織物、油漆涂料、保溫材料、粘合劑等有可能會造成voc的超標。這些材料中的揮發性物質可以在汽車使用過程中不斷釋放，持續幾個月甚至幾年。有研究表明，按照新國標要求的限值，整車voc超標主要集中表現為乙苯、二甲苯超標，其中密封條、天窗、門鎖、座椅、頂襯、工藝膠對整車voc含量有很大“貢獻”，因此這些部件也是整車voc控制的重點零部件。

王雷介紹：“對于企業來說要做到整車voc的一個管控，不管是voc還是氣味我們會把目標分解到主要的二三十種內飾的零件，再逐級分解到初始的原材料，就是我們的車內非金屬材料，對于大多數整車企業來說，管控體系已經基本建立完備了，采取逐級篩選，縱向管控的方式，整車企業達到voc國家標準的壓力并不是很大，企業的重心放在怎么在國家標準的基礎上，更進一步的提升整車的voc性能。”

另一方面，在整車voc的控制中，對原材料的優化是根本措施，但同時除原材料本身的配方對voc的影響較大外，零件的成型工藝和后處理工藝也會影響零部件的揮發物含量，因此voc的控制從原材料的合成、改性、加工、零件的制作、裝配、存儲、運輸，零件在整車上的裝配，設計制造全環節都會影響到整車的voc。voc的整改需要整個產業鏈的變革和管控力度的加強來支持。

除此之外，建立統一的材料檢測標準以及明確的評價指標也不可缺少。

生物材料與3d打印技術前景廣闊

在汽車環保與輕量化的目標之下，對于新材料和新工藝的開發越來越得到企業的重視。而生物材料和3d打印技術的進步給汽車產業帶來更光明的前景。

在生物材料方面，采用聚乳酸pla+pc、大豆發泡聚氨酯等生物材料，是公認的環保型友好材料，這樣可以盡量降低二氧化碳的排放，降低汽車車內的空氣污染。創辦于1985年的鑫達集團，已經成功將生物基材料應用于輕量化，鑫達集團董事總經理代汝軍介紹說：“生物基材料將玉米、甘蔗等作為淀粉的來源合成聚乳酸，作為可降解的材料分解成水和二氧化碳。另外植物纖維的應用也可以降本減重，比如稻殼兒、秸稈都可以磨成粉添加到材料中，不僅達到輕量化的要求，還可以降低成本。”

鑫達除研發生物材料外，還聚焦3d打印技術的開發。3d打印技術源于上世紀七十年代的美國，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘和材料，通過逐層打印的方式來構造物體的新型成型技術。3d打印技術相較于傳統技術，具有多樣化、節省材料、制造技能簡單等特點，是具有顛覆性的技術。

全球3d打印市場在2013年的市值是23億美元，有望在2020年達到86億美元，其復合年均增長率（cagr）為20.6%，同時，醫療、航空、汽車、教育等領域將成為3d打印市場的最大增長點。據了解，到2022年全球醫療3d打印市場規模將達到38.9億美元（約合人民幣260億人民幣）。市場研究公司allied market research通過一份報告給出了預測，未來5年，汽車3d打印市場將以21.8%的復合年均增長率快速發展，最終到2022年全球規模達23.9億美元。

代汝軍談到3d打印技術在汽車領域的應用時說道：“一輛車從規劃設計、定型生產、中期改款到最終下線，過程中需要經歷多次修改、驗證，在此期間需要進行制造許多樣件，傳統方法采用快速成型技術，耗時高、成本高，而利用3d打印技術可有效降低成本，縮短研發周期。”

在整車設計環節，與3d打印技術結合的案例有東風公司采用3d打印技術打印整套汽車內飾，裝配在樣車上供專業人員對外觀進行評審，也開放到車展上供觀眾參觀并收集觀眾意見，以用于后期的設計優化參考。吉利汽車采用3d打印技術制作了空調hvac總成和風道總成，綜合測試空調系統的風量大小、風量非配的合理性、除霜風口出風方向風速的準確性。3d打印技術除了在設計階段、樣件的制造外，可以直接生產車用的外飾件、內飾件、功能件等，比如標致fractal概念車在車內飾上使用了大量的3d打印的零部件……

作為專業從事高分子復合材料研發生產銷售的企業，鑫達的產業規劃是打造中國汽車用高分子復合材料產銷第一；另外在創新生物可降解材料方面打造從丙交酯、聚乳酸到復合乳酸產業鏈最全，中國行業內產銷第一；而且要達到創新高分子材料3d打印耗材品種最全，國內行業產銷量第一。

蓋世小結：新能源汽車快速發展和傳統汽車升級換代，貫通了包括基礎材料、感性材料、結構設計、計算分析、零部件制造、生產設備、檢測等產業鏈各個環節，同時在輕量化、環保化、功能化以及雙積分政策的產業背景下，汽車非金屬材料行業的發展面臨空前的機遇和挑戰，我們期待輕量化、環保化以及其他新材料和新工藝為汽車產業未來描繪的新面貌。

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