科思创何照元:汽车智能化对汽车设计提出新挑战,也对材料和工艺提出新挑战
3月28日-30日,以“夯实电动化推进智能化实现高质量发展”为主题的中国电动汽车百人会论坛(2025)在京隆重召开!本届论坛汇聚20+政府有关部门领导、30+院士专家、100+汽车及相关领域的企业代表,共议汽车产业变革新路径。在30日召开的汽车“三新”变革论坛上,科思创亚太区应用开发副总裁何照元发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录:
科思创亚太区应用开发副总裁 何照元
尊敬的各位来宾,各位领导:
大家中午好,感谢百人会的邀请,今天非常荣幸给大家介绍一下科思创新材料在汽车智能化发展趋势下的解决方案。
汽车智能化对汽车的设计提出了新的挑战,同时也对材料和工艺提出了新的挑战,这里我会通过实际的案例来展示一下科思创开发的一些创新解决方案。
首先简单介绍一下科思创,科思创是2015年从拜耳集团里面独立,我们是一家高分子材料的公司,2024年全球的销售额是142亿欧元,全球有48家生产基地,全球有10个创意中心。主要的业务是功能材料解决方案和特殊化学品,主要的材料就是聚碳酸酯,聚氨酯,以及定制化,或者是改性的基于这两种基材的材料。
首先讲一下科思创在汽车行业的创新历史,科思创一直致力于汽车的创新,我们一直跟汽车的客户、汽车设计公司,根据最新的汽车发展趋势创造出一些新的汽车概念。比如说1967年,我们就和宝马一起开发出全速车身的概念,2017年我们有全透明车身的概念,2016年随着电动车的发展,我们开发了电动车的概念车,这款概念车里面我们集成了很多灯光、电等等方面的元素,2019年、2022年我们把电动车的概念用量产化的解决方案实现了量产。
内饰方面的发展趋势,自动驾驶对内饰会要求有更多触控的控制,更多的sensor,个性化是指内饰方面需要更多材料的颜色、触感、纹理的搭配,电气化这一块儿需要更多的显示屏或者氛围灯光的设置,这些都是PC材料的强项。
首先讲一下我们在天然材料方面的解决方案,天然材料有不可取代的优势,他表面的质感,或者是表面的纹理,这些跟塑料材料结合时会有很大的挑战。因为天然材料他基本没有膨胀和收缩,塑胶材料随着温度的变化会有膨胀和收缩,这两种材料结合在一起就会有翘曲、脱层的问题。我们开发的一款材料是玻纤填充的材料,大大降低了材料的收缩率和热膨胀系数,跟天然材料会有很好的结合。同时这款材料,一般加入玻纤之后会降低材料的透明度,但是我们这款材料通过配方的设计,透明度可以在80%以上,可以集成灯光触碰一系列的电子功能。同时这个产品还集成了膜内电子的工艺,把LED发光、触控的控制集成在PC背后的功能薄膜上。
功能内饰方面应用的新工艺,直接涂层工艺,普通产品的涂层是通过注塑之后在喷漆车间进行油漆的喷涂,直接涂层工艺通过反应注塑机把涂料的两组份打到模具的型腔里面,形成产品表面的涂层,这种工艺的优势,可以实现非常高光水晶的表面,同时这种工艺对环境没有污染,可以减少生产工序,降低碳足迹。这个产品我们把膜内涂层的工艺,PC薄膜的工艺,PC注塑件的工艺,这三层产品结合在一起,做成最终的智能产品。
PC还可以做显示屏的盖板,大家可能知道,现在很多显示屏盖板是用玻璃做的,如果用PC做会有很多优势。首先PC有很高的造型自由度,可以看到上面S型的显示屏,那是我们跟大陆电子一起开发的一款双屏的显示器模型,可以看到造型非常的夸张。同时,PC还有很好的集成功能,用这种PC的方案,可以把显示区域、空调控制区域、氛围灯区域结合在一个无缝的面板上。同时PC有很好的耐冲击性,头碰安全方面远远超过玻璃。
这里讲的是驾驶员监控系统面板的方案,刚才段总也提到我们有红外透过的材料,DMS驾驶员疲劳监控系统里面,大家非常关注的点就是红爆的问题,在红色波段这个材料没有实现很好的屏蔽,我们开发出一款材料在可见光范围能够做到全遮蔽,大大消除了红爆的现象。
外饰的趋势也是比较类似的,首先设计上有很多三维的造型,无缝的造型,同时还要集成很多的功能,包括除霜、除雾、激光雷达、毫米波雷达等等,智能汽车的外饰有很多灯光的集成,这些其实都可以用PC材料进行赋能。
这是我们前脸的概念,传统的燃油汽车需要进气格栅,发展为电动车之后,不需要这种孔洞的结构了,这种情况下可以用PC做成无缝的面板,车灯的面罩基本上是PC材料来做的,如果前面板是PC材料,其实和车灯之间可以做很好的结合,前脸可以做出很多丰富的造型。
这是我们开发出的智能前脸的案例,智能前脸里面集成了发光车标,像日间行车灯,金属的三维结构,同时跟车灯、前保险杠有很好的灯光的呼应。
这个产品方案的工艺非常复杂,是双面的贴膜注塑以及双色注塑来形成这个部件,这里面两个膜非常重要,前面的膜集成了周围一圈蓝色的造型,还有雷达加热丝,也是印刷在前面一张膜里面。后面这张膜集成了灯光的LED灯珠,包括三维造型的特征,以及日间行车灯印刷的图案,这对工艺和模具都有很大的挑战,我们也是和产业链合作伙伴一起开发了这个概念,能够保证最终在实际当中能够顺利量产。
这里讲一个案例,智能立柱功能,电动车和智能汽车里面,立柱起到了很多功能,可以集成人脸识别、显示、密码输入等材料,PC材料、PC薄膜可以进行不同的组合,能够实现电动化、智能化的功能。
这一页是车顶盖板的概念,随着自动驾驶的发展,需要很多雷达、摄像头在车顶,需要集成在一起,目前市场上方案的盖板,集成这些零件时会有一些设计的间隙,这款盖板的概念,通过双色注塑的方法,外面是全部PC无缝的面板,后面是PC/ABS结构件的面板,他们中间通过双色注塑的工艺集成在一起,可以实现车顶所有电子元器件的无缝集成。
这是一个激光雷达的案例,激光雷达在自动驾驶或者是人形机器人领域有很广泛的应用。普通的激光雷达可能应用普通的红外透过的PC就可以实现,这里我强调的是APEC+ITO方案,这个雷达是带除霜功能的雷达,需要对表面进行加热,如果用常规的加热丝会对雷达信号产生干扰,我们的方案是通过高温PC+ITO方案,因为ITO是透明的,对信号没有干扰,这种ITO和普通PC结合时,结合力不好,不能通过高温高湿的测试,用了高温材料以后,就可以通过100小时的双85测试,目前这个方案是加热雷达的标配方案。
科思创从可见光到红外激光,到无线电波,整个波段都有不同的材料解决方案,客户可以根据你们的需要选择合适的材料。
车灯这一块儿也是PC传统应用领域,最典型的应用案例就是大灯面罩,现在市场99%以上都是PC材料做的,现在也出现了光导,贯穿式车灯,还有以前内部的日间行车灯,高反件,这些都可以用PC,或者是高反PC,PC/ABS进行制作。
这里首先讲一个案例,后壁光导和贯穿式车灯,这里应用了一款LED材料,这种材料有很高的透明性,这种材料后壁特别厚,如果透明度不够,会影响光强的分布。同时还有边缘发光的解决方案,侧面布置比较有效的灯珠,可以实现表面的均匀发光,我们在车的尾灯替代了传统的材料,因为PC耐温高,以前的方案会发现烧焦或者是熔融的现象,用了PC之后得到大大的改善。
同时我们还开发了导热材料,这个主要应用场景就是替代铝做散热器,因为PC的密度比铝低很多,我们这个案例里面,通过导热材料替代传统的铝,能够实现减重50%,而且同时能够达到类似的导热效果,通过导热材料的方案我们开发了一体化车灯的概念,大大减少了车灯原有零部件的数量。可以看到这个车灯的壳体,由车灯面罩,加上中间Bezel,加上背后的壳体来组成,中间的Bezel里面集成了日间行车灯,转向灯,雷达透过的面板,后面的壳体是用导热材料做的,相当于起到了导热的功能,而且可以替代传统的反射杯,一个独立的零件,这种方案可以降低5-15%的成本,降低重量,节省空间。同时这三个产品的材料都是PC系的材料,更易于回收,能够减少能源的消耗以及碳足迹。
最后一个案例是飞行汽车上的案例,飞行汽车现在也是经济的热点,飞行汽车对减重有很高的要求,因为他的重量直接和续航有很强的相关性,这里讲了一个案例,我们用PC来做车床,PC相对玻璃能够减重40-50%。同时,飞行汽车的造型一般都是这种大曲率的造型,用玻璃来做有很大的局限性。同时,PC还可以进行配色,进行热管理的方案,可以加入一些红外吸收剂,能够减少车内的温度。科思创在汽车车窗领域有很多年开发的历史,包括成型的经验,表面涂层的经验,现在我们可以把这些经验转移到飞行汽车应用上面。
最后讲一下我们的环保解决方案,现在降碳,可持续发展是很重要的话题,我们首先有机械回收的材料,同时还有生物质循环的材料,用的原料可能是生物的废油或者是生物的残渣,用了生物及原料之后,可以大大实现降碳,有一款PC可以实现理论上的零碳排放,同时我们还在开发化学回收的材料。
科思创是一家材料公司,同时我们有很强的工程能力,所以我们还有很强的设计能力,CAE能力,还有工艺开发能力,以及零件验证能力,我们希望给客户提供全方位的技术服务,相信我们携手合作,一定能够推动电动汽车的快速发展,谢谢大家!
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