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詮釋碳纖維“全產(chǎn)業(yè)鏈” ——四論國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化之路

瀏覽:4808 作者: 來源: 時間:2023-09-20 分類:

在2018SAMPE年會上與多位同行談?wù)摗叭a(chǎn)業(yè)鏈”,發(fā)現(xiàn)很多人誤解了錢云寶先生的“全產(chǎn)業(yè)鏈”,認為錢云寶先生要包打天下,把下游產(chǎn)品通吃,也因此影響了對“全產(chǎn)業(yè)鏈”含義的正確對待。特別是有些碳纖維企業(yè)的大佬認為“全產(chǎn)業(yè)鏈”需要花費巨資,作為碳纖維企業(yè),做好碳纖維已經(jīng)無暇自顧,遑論全產(chǎn)業(yè)鏈了。注意,錢云寶的全產(chǎn)業(yè)鏈含義:創(chuàng)建“碳纖維-織物-樹脂-預(yù)浸料-設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)”的完整產(chǎn)業(yè)鏈 ,落腳點是設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)服務(wù),通過所開發(fā)產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)(誰負責批量化生產(chǎn)根據(jù)具體情況再定)實現(xiàn)恒神原材料的大批量銷售,首先不是以恒神大批量生產(chǎn)復(fù)合材料制件為目的。

還是回到東麗發(fā)展的初期,東麗開發(fā)碳纖維高爾夫球桿的過程,就是由設(shè)計師和工藝師(是否是東麗雇員并不重要),按照東麗碳纖維及其預(yù)浸料的性能,開發(fā)出制造高爾夫球桿的工藝,生產(chǎn)出優(yōu)于金屬球桿的產(chǎn)品,使之成為市場上的暢銷產(chǎn)品,實現(xiàn)了東麗碳纖維的第一桶金,70年代初東麗的碳纖維性能和質(zhì)量真有那么好嗎?

林剛在“2017全球碳纖維復(fù)合材料市場報告”中給出國內(nèi)大陸消耗碳纖維總量為17500噸,其中體育休閑、風電葉片和建筑補強用量10860噸,占比62%,其中的高端應(yīng)用,包括目前急速增長的液氫燃料壓力容器,所用碳纖維主體是東麗和臺塑的產(chǎn)品,而國產(chǎn)(臺塑除外)碳纖維雖供應(yīng)了7400噸,絕大部分以低價(低于成本價)用于低端應(yīng)用,即使少量在工業(yè)領(lǐng)域的高端應(yīng)用,也只有微薄的利潤。究其原因,國內(nèi)的工業(yè)領(lǐng)域高端應(yīng)用產(chǎn)品均采用國外(包括臺灣地區(qū))的材料規(guī)范和制造工藝,原料來源和價格和產(chǎn)品價格均掌握在國外廠商手中,國外復(fù)合材料廠商掌握著產(chǎn)品的開發(fā)權(quán)(核心技術(shù))和定價權(quán),國內(nèi)復(fù)合材料廠商只是來料加工,憑借低廉的勞動力成本賺取辛苦費。國產(chǎn)碳纖維的性能與質(zhì)量必須與國外碳纖維等同,價格低于國外碳纖維才有可能用于這些高端產(chǎn)品,也就是說只能從加工商那點微薄的利潤中分得一杯羹,這就是國產(chǎn)碳纖維賣“白菜價”的原因。

最近一則“讓總理沉重凝視的豐田新能源牛車竟然這么多地方用到碳纖維”的消息在網(wǎng)上瘋傳,豐田汽車放言將以中國對新能源汽車的要求進行生產(chǎn),并在中國市場大量供應(yīng),有網(wǎng)友問道,這是好事還是壞事,我的答案對國產(chǎn)碳纖維企業(yè)絕對是壞事,因為豐田新能源汽車在國內(nèi)市場大量銷售之時,國產(chǎn)碳纖維將依然賣“白菜價”,因為豐田掌握著新能源汽車的開發(fā)權(quán)和定價權(quán),即使在國內(nèi)大量生產(chǎn),其中的碳纖維制品一定是按其開發(fā)所用碳纖維的性能設(shè)計,并由其開發(fā)的制造工藝生產(chǎn)的,國產(chǎn)碳纖維的性能與質(zhì)量必須與開發(fā)所用國外碳纖維等同,價格低于國外碳纖維才有可能使用。

因此國產(chǎn)碳纖維的出路一定要掌握復(fù)合材料產(chǎn)品的開發(fā)權(quán),產(chǎn)品開發(fā)的思路是“設(shè)計是主導,材料是基礎(chǔ),制造是關(guān)鍵”,空有材料,沒有人用它設(shè)計產(chǎn)品,材料的性能一點價值都沒有,光有材料,沒有適用的低成本制造方法也不可能生產(chǎn)出被市場接受的產(chǎn)品;如果掌握了產(chǎn)品開發(fā)權(quán),材料性能略差一些又有何妨。用戶只關(guān)心復(fù)合材料產(chǎn)品是否滿足我的要求,只關(guān)心產(chǎn)品價格是否可以接受,根本不關(guān)心原材料性能是否達標(所謂的達標是設(shè)計師規(guī)定的),原材料如何昂貴。因此在碳纖維大規(guī)模應(yīng)用的下一個領(lǐng)域:交通運輸車輛,國產(chǎn)碳纖維能否實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵是能否掌握下一代復(fù)合材產(chǎn)品的開發(fā)權(quán)和定價權(quán),即是否能用國產(chǎn)碳纖維和自主開發(fā)的創(chuàng)新制造工藝,自主開發(fā)出杯市場接受的碳纖維復(fù)合材料交通運輸車輛。

對于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)交通運輸車輛的開發(fā)思路,我同意珠海銀隆新能源乘用車研究院劉智慧院長的看法,首先要做的事并不是開發(fā)各種復(fù)合材料車輛部件,而是首先研究車輛結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。與飛機結(jié)構(gòu)不同,飛機結(jié)構(gòu)可以使用全碳纖維結(jié)構(gòu)部件,由于對成本可接受的程度不同,交通運輸車輛不宜采用全碳纖維結(jié)構(gòu),寶馬的i3系列探索的經(jīng)驗教訓值得我們借鑒,即要將不同的結(jié)構(gòu)材料用到該用的地方,因此首要的事情一定是分析各種不同材料的應(yīng)用部位及其組合方式,確定碳纖維復(fù)合材料適用的部位及不同材料結(jié)構(gòu)的連接方式。當然在開始階段研發(fā)全碳纖維車輛結(jié)構(gòu)可能是無法繞過的階段,只有研發(fā)并試用全碳纖維復(fù)合材料車輛才可能確定碳纖維復(fù)合材料的適用方式,然后才是針對那些部位進行低成本攻關(guān)。在此需要重申1996年由美國科學院和工程院下屬的先進民用飛機新材料專業(yè)委員會編制的《下一代民用運輸機用的新材料》中指出要點:“雖然復(fù)合材料的市場銷量增長緩慢往往歸因為原材料的高成本,但材料成本實際上僅占復(fù)合材料構(gòu)件總成本的8%~10%。事實上工藝制造成本是總成本中最高的單項成本。過去性能因素推動著復(fù)合材料在航空航天中的應(yīng)用研究,但近年來成本則起到了更大的作用。這樣,開發(fā)下一代民用運輸機工藝的一個基本準則是低成本制造的可能性。委員會相信,在可預(yù)見的將來,發(fā)展趨勢是不斷開發(fā)低成本的制造工藝?!钡统杀镜闹饕緩揭欢ㄊ情_發(fā)出創(chuàng)新,且適用于這一行業(yè)的制造工藝和方法。大家可以回顧迄今為止所有的復(fù)合材料制造工藝,哪一項是由國內(nèi)開發(fā)的?如果沒有制造工藝的創(chuàng)新,交通運輸車輛就不可能復(fù)合材料化。風電葉片使用碳纖維始終沒有大的突破,近年來碳纖維梁得到了大量應(yīng)用,其主要原因是VESTAS開發(fā)出了梁緣和梁腹板的拉擠工藝,大大降低了成本,但VESTAS獲得了新工藝帶來的豐厚利潤,中國的制造商只是喝了點湯,國產(chǎn)碳纖維企業(yè)則只能去拼價格優(yōu)勢。

結(jié)論就是只有你掌握了復(fù)合材料產(chǎn)品的開發(fā)權(quán)(設(shè)計和制造工藝),才有可能用性能與質(zhì)量略低于國外產(chǎn)品的國產(chǎn)碳纖維,生產(chǎn)出被用戶接受的復(fù)合材料給結(jié)構(gòu)交通運輸車輛,因此國內(nèi)碳纖維企業(yè)必須形成碳纖維復(fù)合材料的“全產(chǎn)業(yè)鏈”,國產(chǎn)碳纖維才有產(chǎn)業(yè)化的前景。當然“全產(chǎn)業(yè)鏈”可以是與下游用戶緊密結(jié)合的“全產(chǎn)業(yè)鏈”的碳纖維企業(yè),也可以是由下游用戶牽頭的碳纖維復(fù)合材料全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)聯(lián)盟。

其實“全產(chǎn)業(yè)鏈”的概念可大可小,大到由國家或下游產(chǎn)品的大型企業(yè)牽頭的“全產(chǎn)業(yè)鏈”,小到碳纖維企業(yè)的“全產(chǎn)業(yè)鏈”(例如恒神)。大產(chǎn)業(yè)鏈可以開發(fā)全局性的軌道交通車輛或汽車,后者可以只開發(fā)一些小型復(fù)合材料部件,通過一個一個碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品的開發(fā),把自產(chǎn)的碳纖維變成批量化產(chǎn)品銷售,而不會以“白菜價”出售碳纖維。恒神近年來已陸續(xù)開發(fā)出一些可以被用戶接受的復(fù)合材料制品,當然還不多,但已開始嘗到甜頭。積跬步行千里,碳纖維企業(yè)只有通過持續(xù)不斷的生產(chǎn)和使用,才能將自身的碳纖維產(chǎn)品性能與質(zhì)量不斷提高。

SAMPE大陸總會從去年起開始組織電池盒的DIY大賽,其宗旨是在追求輕量化的同時考量低成本,同時對在設(shè)計、選材和制造工藝方面有奇思妙想的作品予以獎勵,其記分規(guī)則是在滿足載荷與變形要求的前提下重量最輕者計60分,成本最低者(由專家按批量化生產(chǎn)成本來評定)計30分,有奇思妙想者計5分,外觀即5分。比賽的目的就是希望碳纖維復(fù)合材料從業(yè)者(包括學生和企業(yè)的技術(shù)人員)在開發(fā)階段有成本意識,同時鼓勵從業(yè)者突破現(xiàn)有的思維方式,提出創(chuàng)新的設(shè)計、選材和制造方式,從而為國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化做點力所能及的小事。比賽只舉行了兩屆,參賽人員還沒有完全接受這一理念,但已有了可喜的進展,例如今年的第一名就不是重量最輕的參賽隊。