交通动力中的碳素

驾驶、飞行、滑行、航行——交通即为移动。移动某物即意味着改变某物。碳素中蕴含着未来交通应用领域的巨大潜能。我们正在逐步拓宽它的应用范围。

无论是乘坐汽车、飞机或是轮船,交通拉近了整个世界的距离,改变了我们的日常生活。同时,它也给我们带来了全新的挑战。未来的交通必须变得更加高效并且实现可持续发展,也必须能够保护自然资源和减少二氧化碳排放。

西格里集团与客户及合作伙伴一起,正致力于开发可持续性的交通应用。我们坚定不移地朝着这个全新的方向前进,并勇于尝试新鲜事物以获得令人满意的解决方案。显然,我们是成功的,因为我们了解碳素的优势从而深知自己的优势。我们在这个稳固的平台上稳扎稳打,抓住现有的机遇,思考全新的可能性,为行业开发创新型解决方案。

轻于铝,强如钢。这种先进材料掀起了汽车行业的彻底变革。

现在,碳素已经成为1级方程式赛车的关键材料。除了少数部件外,这些赛车完全由碳纤维制成。其理由是显而易见的。因为没有其它材料能够比它更轻更稳定,能为驾驶员提供更加可靠的碰撞保护。电力驱动系统也使得碳素成为批量生产中更为重要的组件。零排放交通工具要求车辆更加轻质的同时又要符合很高的安全标准。

从纤维到复合组件成品

碳纤维复合材料

0% 比铝轻 0% 比钢轻

未来的电池系统

电动汽车的核心部分是它的能源存储系统,即电池。电池的性能决定了汽车经一次
充电后所能行驶的路程以及成本。锂电池为未来的发动机提供了能源,也为电动交
通产业带来了巨大的潜力。

西格里集团不仅是生产锂电池阳极材料的最大生产商之一,也涉足此项技术的深入
开发研究。我们正在与科学和工业界的合作伙伴一起不断改进电池性能,同时强化
德国在这个关键技术领域的竞争力,并以此作为锂电池卓越网络(KLiB)的一部分。

西格里集团通过基于碳纤维的气体扩散层来帮助汽车行业致力于研究燃料电池的更
长续航能力。

西格里汽车碳纤维有限公司——电动交通中的轻质结构

2013年,宝马集团将筹划量产宝马i3这款轻型电动汽车。全新i3系列的车厢将完全由碳纤维增强复合材料制成。这就意味着重量更轻,续航里程更长,安全性更高。它将开创碳纤维增强塑料如此大范围的应用于汽车生产的先河。

合资企业西格里汽车碳纤维有限公司中,西格里集团正在为宝马i系列开发和生产预备产品。

为生产用于宝马i系的碳纤维,我们建立了一个全新的工厂。工厂位于美国华盛顿州的摩西湖。在这里,所有纤维生产所用的能源都来自于水力发电,因此我们从一开始就专注于可持续增长这一要素。

美国摩西湖——碳纤维的原材料人工纤维原丝十分易损易燃。精细的纤维要在温度高达1400摄氏度的炉内经过很长的路径。这个过程使它们转变成纯碳。纤维的颜色从白色转变成黑色。除了颜色改变之外,性能也会改变。易损的原材料变成了一种极其柔韧且耐热的碳纤维,纯碳含量95%。

德国瓦克斯多夫——收卷后的碳纤维到达了西格里集团合资公司的第二个工厂。在这里,黑色的纤维按不同排列互相堆叠,并拼缝成轻型碳纤维无纺织物。其要领是以特定的方式对纤维进行排列,以便材料将来可以发挥最佳性能。然后我们将这些织物卷轴发送给我们在德国兰茨胡特的合作伙伴,这些材料将在这里被加工成宝马i系的组件。例如车顶以及后座外壳。

西格里集团和宝马集团的合资公司兼具了两家公司的优势,以此实现了从量产到回收的整个流程中碳素的可持续发展和成本效益。在不久的将来,第一辆碳素车厢的电动汽车将驶入街头。

本特勒西格里公司——加速轻质结构化

碳纤维轻量化结构有助于降低车辆的燃料消耗。这些结构部件不仅重量特别轻,同时也能提供其它益处,使其越来越受汽车工程的青睐。这些益处包括出色的抗碰撞试验性能。没有其他材料对于碰撞能量的吸收性能可以与碳素相媲美。

本特勒西格里公司(Benteler SGL)专门为汽车工程生产碳纤维增强塑料轻质组件。公司位于德国帕德博恩,主要开发中立柱、叶片弹簧以及减震器等结构元件。

该合资公司融合了西格里集团的材料技术及本特勒的汽车领域经验,极为关注安全性和减少排放问题。这种联合实现了为客户量身定制从结构元件的构造到批量生产的工艺优化一系列的解决方案。

2012年10月本特勒——西格里欧洲股份有限公司在其位于奥地利里德因克瑞斯的新工厂举行了隆重的开幕式。2013年年中起,复合材料将首次批量生产于全球最先进的生产基地,占地45,000平方米,总投资3.6千万欧元。

复杂的复合材料结构

在海拔10,000米的高度,会有相当大的力作用于飞机上。因此,材料和设计必须能够承受巨大的压力和应变力,同时还要保持重量轻盈。碳纤维的独有特点使它自20世纪60年代就取得了航空航天工业中不可替代的地位,这远远早于它在其它的领域的应用。

 

航空航天用高强度碳纤维的发展

张力、温度以及速度如何影响纤维的质量?我们在梅亭根建立了一个世界上独一无二的碳纤维试验工厂,以更准确地了解碳纤维生产工艺中的关键细节。

在这个工厂,研究人员和技术人员对不同生产情况进行模拟,使新的碳纤维具有客户要求的性能并获得其准确数据。随后,我们将获得的信息推广到大型的生产工厂,为客户准确地生产出适合其特定应用需求的纤维类型。

“AirCarbon”成为新工厂的项目核心由德国联邦经济和技术部(BMWi)资助,其中以西格里集团为领导的欧洲工业合作伙伴,首次研发航空航天用高强度碳纤维核心。

船只和快艇建造中的轻质结构

半个世纪前,玻璃纤维增强塑料的出现给游艇制造带来了革命性的变化。从碳纤维材料的出现到日后的不断发展,其对人们生活的重要性与日俱增。以碳素为基础的船体和桅杆变得更轻,更强。因此,可以航行游艇更快,功耗更低。

西格里集团拥有碳纤维材料全面而专业的知识领域包括从碳纤维、织物、多轴向织物到预浸料,可以提供游艇和船只建造所需的整个范围内的碳素材料。

碳纤维制太阳能船

只利用太阳能就可环游世界听起来就像凡尔纳小说中的冒险故事。但是来自瑞士的Raphaël Domjan利用“MS-Tûranor-PlanetSolar”这艘目前世界上最大的太阳能船将这个想法转变成了现实。首次太阳能环游世界之旅耗时584天23小时31分钟。它展现了当今世界可再生能源所能为我们带来的可能性。

这艘未来之船整个甲板长31米,上面镶嵌了太阳能电池模板。当展开时,集热器表面可达537平方米,大约是两个网球场那么大。“MS-Tûranor-PlanetSolar”的四个电动机完全由太阳能进行供电。在夜间航行时,则利用大型锂电池存储的能源。

轻质、高效、耐用——仅有一种材料可以满足这个项目的特殊要求。船体几乎都由碳纤维增强塑料制成。它在德国基尔的一个造船厂建造而成,采用了西格里集团的材料:单向和双向碳纤维编织布和无纺织物,具有最高的稳定性和最轻的重量。