为汽车电气化提供满足可持续发展要求的材料解决方案

技术文章 | December 6, 2022

作为一家在全球拥有数千名员工的汽车零部件制造商,德特威勒深知自己对于保护环境的责任。随着汽车电气化在减少碳排放和减缓气候变化方面发挥起越来越重要的作用,德特威勒力求在以下两方面推动实现可持续发展目标——即用最为环保的方式来生产产品和材料,以及通过研发来实现汽车制造业的高效性和环保性。

德特威勒在各方面都不断践行可持续发展战略,例如;确保所有材料的合规性,采用最环保的物流运输方式,加强对环保型新材料的开发和研究。我们相信只有现在就采取大胆的措施,才能拥有美好的未来。

汽车电气化带来的发展机遇

伴随着汽车电气化的发展,汽车零部件的应用环境已经不像之前燃油车时代那样恶劣了,对部件性能要求的改变使得零部件制造商越来越乐意采用更环保的新工艺来生产产品。

内燃机要求其零部件能够应对极端温度、耐各种油、尿素等介质,且可以抗振动,而电动车辆对零部件这些方面的要求则较低。

这为新材料开辟了许多机会,例如热塑性弹性体(TPE),据说这是一种符合可持续发展要求的弹性体材料替代品,是电气化汽车的理想选材。将生态设计理念应用于这些新型汽车零部件的开发中尤为重要,该理念引入了新的想法,例如部件是否易于拆卸以及是否便于回收利用。

目前,电动汽车行业正处于发展的第一阶段——开发理想的电力驱动装置和电池系统。不过,毫无疑问的是,一旦第一阶段的发展得以实现,行业的注意力将转移到提升车辆整体的环保性上。对此,德特威勒将准备好最有效的解决方案。

德特威勒在移动出行领域的可持续发展项目获得成功

德特威勒在环保材料使用和减少废弃物方面已经有了诸多成功案例。这些成功项目不仅减少了我们自己在生产过程中对环境的影响,也减少了产品在客户端对环境的影响。

在全球汽车行业正在经历巨大转型的背景下,我们开发和生产汽车电气化所需的核心零部件。德特威勒的材料和部件为电动车的效能提升做出重大贡献,同时,我们也努力减少我们的供应链对环境的影响。

无论是在我们的产品中增加回收材料的用量,还是采用可再生材料来代替传统材料,我们总能找到许多项目来提升自己生产过程中以及产业链的其他环节中的可持续发展性。

减少硅胶废料

作为弹性体产品生产过程中数量最多的废料之一,我们在整个过程中产生了大量的硅胶废料。我们并没有将其送走作废弃处理,而是送到第三方公司磨成细粉,然后将这种粉末用作为新产品的原料。

自2012年以来,我们一直在使用越来越多的从我们自己生产过程中回收的硅胶。目前,我们正在进行一个项目,目标是将回收的全部硅胶都用于生产。这不仅会减少生产过程中的废料,还会降低生产成本,让我们的客户受益。

利用废旧轮胎中的碳黑

除了回收利用自己生产过程中的废料,我们也会巧妙利用其他行业的废料来制造我们的产品。我们使用的主要回收材料之一是从废旧轮胎中回收的再生炭黑。每年,全世界有超过10亿个轮胎被丢弃,我们为减少这么多废物所做的任何努力都将有助于轮胎行业和我们的地球实现可持续发展

此外,不仅废旧轮胎中的碳黑可以被重新利用,我们还可以重新利用通过研磨轮胎中的硫化橡胶获得的橡胶粉以及再生橡胶。橡胶再次硫化之前,我们会借助热量和化学制剂对其进行 “脱硫 “制成。

目前,在我们的一种产品中已经开始使用以上所说的三种再生胶料,并且我们最近已经开始研究如何使用再生碳黑来生产售后市场的部件。随着我们生产过程及供应链的完善,使用再生胶料来制造的零部件品种会越来越多。

我们在研究利用其他行业的废料来制造我们的产品

使用可再生的二氧化硅

与可持续发展相关的另一个重要研究领域是如何使用可再生的原材料来代替胶料成分中的不可再生成分。最振奋人心的项目之一就是我们从2020年就开始研究的项目——使用稻壳制取的生物源硅来替代常规的矿物硅。

从稻壳中提取二氧化硅包括一系列复杂的步骤:首先要在燃烧装置中焚烧稻壳,获得90%二氧化硅占比的稻壳灰;然后通过碱法浸出的方式将金属氧化物和碳从材料中分离出来,从而留下高纯度的二氧化硅。 

经过多次工艺调整,德特威勒改善了弹性体的物理性能,并获得了特定客户的许可,我们被允许在特定部件的EPDM胶料中使用稻壳制取的生物源硅来替代传统矿物硅。

环保型微纤补强橡胶填料

我们还对纤维素展开了研究,它是世界上最丰富的可再生材料之一。我们想要用纤维素来替代石油基的芳纶纤维。纤维素是所有绿色植物以及多种藻类的结构成分,是世界上最丰富的有机聚合物,有潜力被用作橡胶化合物的填料。这一研究这标志着弹性体材料在可持续发展方面的巨大飞跃。

纤维素是所有绿色植物的结构成分,是最丰富的有机聚合物。

德特威勒携手瑞士联邦材料科学与技术实验室(Empa),开发了一种改良型微纤补强橡胶填料(m-MFC)的工业化生产工艺。这款改良型填料可以替代石油基聚芳酰胺纤维填料,用来制作纤维补强型橡胶。

我们对这种新型、环保的化合物进行了试验,结果表明,改良型MFC填料与弹性体基质之间有着良好的相容性,强化效果很好,甚至优于传统的石油基纤维所能达到的效果。基于这些喜人的研究成果,德特威勒已为该工艺申请了专利,并将致力于在下一阶段实现工业化的大规模生产。

作者

博士 Jakub Kadlcak

移动出行和通用工业业务的材料开发负责人

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