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【資訊】全球車用碳纖維復(fù)合材料專利都有哪些？
發(fā)布日期： [2016/12/8]
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碳纖維復(fù)合材料作為汽車部件具有輕質(zhì)高強、可設(shè)計性好、零部件—體化、耐沖擊性好、耐腐蝕性能好等優(yōu)點。
在全球節(jié)能減排的大環(huán)境下，采用碳纖維復(fù)合材料替代現(xiàn)有的金屬結(jié)構(gòu)，是實現(xiàn)減少汽車尾氣污染并達到節(jié)能的有效途徑。
基于碳纖維行業(yè)和汽車行業(yè)發(fā)展的需求，地區(qū)知識產(chǎn)權(quán)局專利分析普及推廣項目碳纖維復(fù)合材料課題組從碳纖維復(fù)合材料用于汽車零部件輪轂、量產(chǎn)整車BMW i3以及汽車用碳纖維復(fù)合材料的全球技術(shù)合作三個視角出發(fā)，對汽車用碳纖維復(fù)合材料技術(shù)進行了深度剖析。
PART 1：汽車零部件——輪轂用碳纖維復(fù)合材料技術(shù)
碳纖維復(fù)合材料在汽車輪轂中的應(yīng)用是產(chǎn)業(yè)關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。近年來，國際知名整車廠商福特公司、寶馬公司聲稱已經(jīng)將碳纖維材料應(yīng)用于其生產(chǎn)的高端跑車上，并逐步推動碳纖維復(fù)合材料輪轂向低端車型上的應(yīng)用。
但從下圖1中可以看到，輪轂應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料的時間較晚，申請量也不多，僅為47項。
汽車輕量化，碳纖維
碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于輪轂的全球?qū)＠婕疤祭w維復(fù)合材料在輪轂各部位的應(yīng)用，按照應(yīng)用的具體部位，分為輪輻、輪輞、輪輻和輪輞連接部（簡稱連接部）、輪轂主體、中心孔五個技術(shù)分支。
從專利申請量看，專利申請比重較大的是輪輞，其次是輪輻、輪轂主體，連接部和中心孔的專利申請量較少。
汽車輕量化，碳纖維
下圖3顯示了碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于輪轂的中國專利布局情況。可以看出輪輞和輪輻是申請布局的主要技術(shù)領(lǐng)域。
圖中藍色字體代表未決狀態(tài)的國外來華申請。紅色字體代表有效的國外來華申請。黑色字體代表中國申請人的申請。
可以看出國外來華申請全是發(fā)明專利，并且主要集中在輪輞和輪輻的結(jié)構(gòu)改進，目前僅有—件有效，其余全部是未決狀態(tài)。而中國申請人的申請主要為實用新型。
汽車輕量化，碳纖維
PART 2：整車——BMW i3用碳纖維復(fù)合材料技術(shù)
寶馬集團于2009年開始選擇采用碳纖維復(fù)合材料來制造BMW i3。BMW i3由三菱麗陽、西格里和寶馬公司三家合作完成。從下圖4中可以看出這三家企業(yè)在技術(shù)鏈中優(yōu)勢互補，為他們的合作奠定了基礎(chǔ)。
作為碳纖維供應(yīng)商，三菱麗陽比較注重產(chǎn)業(yè)鏈上游的專利布局，申請涉及的主題包括制造碳纖維原絲用的化工原料及其助劑、制造碳纖維復(fù)合材料需要的樹脂組合物、碳纖維原絲、碳纖維及其絲束、碳纖維織物、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝及少量汽車部件。
西格里作為復(fù)合材料供應(yīng)商，對于產(chǎn)業(yè)鏈上游的化工原材料等幾乎沒有涉及，申請主要集中在碳纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝和汽車部件領(lǐng)域。
寶馬作為整車廠商，其專利申請并沒有只是關(guān)于汽車部件，也有關(guān)于碳纖維束、碳纖維織物的申請。另外，寶馬還有大量申請涉及復(fù)合材料的連接方法、復(fù)合材料的質(zhì)量檢測方法、復(fù)合材料的回收和修補。
汽車輕量化，碳纖維
通過對BMW i3每—個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所涉及的專利進行梳理，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品在每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有重要專利進行保護。
BMW i3的生產(chǎn)流程可以進—步細分為：碳纖維原絲的制造、碳纖維原絲的預(yù)氧化和碳化、碳纖維織物的制造、碳纖維織物的切割、碳纖維織物的疊層鋪放技術(shù)、預(yù)成型、預(yù)成型體的剪切、樹脂傳遞模塑成型（RTM）、生命模塊組裝、生命模塊和驅(qū)動模塊的整合、質(zhì)量檢測、回收利用11個步驟，重點專利列于下表1。
汽車輕量化，碳纖維
PART 3：汽車用碳纖維復(fù)合材料全球技術(shù)合作
圖5展示了汽車用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域在結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝和汽車部件三個技術(shù)分支中的主要申請人。
從圖中可以看出，汽車用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的申請人主要是碳纖維及其復(fù)合材料供應(yīng)商（圖中黃色表示）、整車企業(yè)（圖中綠色表示）、汽車零部件供應(yīng)商（圖中藍色表示）。
汽車輕量化，碳纖維
圖6展示了汽車用碳纖維復(fù)合材料全球?qū)＠夹g(shù)合作申請情況。碳纖維復(fù)合材料汽車輕量化領(lǐng)域的專利合作申請共有1098項。
汽車輕量化，碳纖維
圖中氣泡大小代表該申請人的申請量多少，連線越多表明合作伙伴越多。不同顏色的氣泡代表該企業(yè)在汽車用復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈中的不同角色。
在全球節(jié)能減排的大環(huán)境下，采用碳纖維復(fù)合材料替代現(xiàn)有的金屬結(jié)構(gòu)，是實現(xiàn)減少汽車尾氣污染并達到節(jié)能的有效途徑。
基于碳纖維行業(yè)和汽車行業(yè)發(fā)展的需求，地區(qū)知識產(chǎn)權(quán)局專利分析普及推廣項目碳纖維復(fù)合材料課題組從碳纖維復(fù)合材料用于汽車零部件輪轂、量產(chǎn)整車BMW i3以及汽車用碳纖維復(fù)合材料的全球技術(shù)合作三個視角出發(fā)，對汽車用碳纖維復(fù)合材料技術(shù)進行了深度剖析。
PART 1：汽車零部件——輪轂用碳纖維復(fù)合材料技術(shù)
碳纖維復(fù)合材料在汽車輪轂中的應(yīng)用是產(chǎn)業(yè)關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。近年來，國際知名整車廠商福特公司、寶馬公司聲稱已經(jīng)將碳纖維材料應(yīng)用于其生產(chǎn)的高端跑車上，并逐步推動碳纖維復(fù)合材料輪轂向低端車型上的應(yīng)用。
但從下圖1中可以看到，輪轂應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料的時間較晚，申請量也不多，僅為47項。
汽車輕量化，碳纖維
碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于輪轂的全球?qū)＠婕疤祭w維復(fù)合材料在輪轂各部位的應(yīng)用，按照應(yīng)用的具體部位，分為輪輻、輪輞、輪輻和輪輞連接部（簡稱連接部）、輪轂主體、中心孔五個技術(shù)分支。
從專利申請量看，專利申請比重較大的是輪輞，其次是輪輻、輪轂主體，連接部和中心孔的專利申請量較少。
汽車輕量化，碳纖維
下圖3顯示了碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于輪轂的中國專利布局情況。可以看出輪輞和輪輻是申請布局的主要技術(shù)領(lǐng)域。
圖中藍色字體代表未決狀態(tài)的國外來華申請。紅色字體代表有效的國外來華申請。黑色字體代表中國申請人的申請。
可以看出國外來華申請全是發(fā)明專利，并且主要集中在輪輞和輪輻的結(jié)構(gòu)改進，目前僅有—件有效，其余全部是未決狀態(tài)。而中國申請人的申請主要為實用新型。
汽車輕量化，碳纖維
PART 2：整車——BMW i3用碳纖維復(fù)合材料技術(shù)
寶馬集團于2009年開始選擇采用碳纖維復(fù)合材料來制造BMW i3。BMW i3由三菱麗陽、西格里和寶馬公司三家合作完成。從下圖4中可以看出這三家企業(yè)在技術(shù)鏈中優(yōu)勢互補，為他們的合作奠定了基礎(chǔ)。
作為碳纖維供應(yīng)商，三菱麗陽比較注重產(chǎn)業(yè)鏈上游的專利布局，申請涉及的主題包括制造碳纖維原絲用的化工原料及其助劑、制造碳纖維復(fù)合材料需要的樹脂組合物、碳纖維原絲、碳纖維及其絲束、碳纖維織物、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝及少量汽車部件。
西格里作為復(fù)合材料供應(yīng)商，對于產(chǎn)業(yè)鏈上游的化工原材料等幾乎沒有涉及，申請主要集中在碳纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝和汽車部件領(lǐng)域。
寶馬作為整車廠商，其專利申請并沒有只是關(guān)于汽車部件，也有關(guān)于碳纖維束、碳纖維織物的申請。另外，寶馬還有大量申請涉及復(fù)合材料的連接方法、復(fù)合材料的質(zhì)量檢測方法、復(fù)合材料的回收和修補。
汽車輕量化，碳纖維
通過對BMW i3每—個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所涉及的專利進行梳理，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品在每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有重要專利進行保護。
BMW i3的生產(chǎn)流程可以進—步細分為：碳纖維原絲的制造、碳纖維原絲的預(yù)氧化和碳化、碳纖維織物的制造、碳纖維織物的切割、碳纖維織物的疊層鋪放技術(shù)、預(yù)成型、預(yù)成型體的剪切、樹脂傳遞模塑成型（RTM）、生命模塊組裝、生命模塊和驅(qū)動模塊的整合、質(zhì)量檢測、回收利用11個步驟，重點專利列于下表1。
汽車輕量化，碳纖維
PART 3：汽車用碳纖維復(fù)合材料全球技術(shù)合作
圖5展示了汽車用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域在結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝和汽車部件三個技術(shù)分支中的主要申請人。
從圖中可以看出，汽車用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的申請人主要是碳纖維及其復(fù)合材料供應(yīng)商（圖中黃色表示）、整車企業(yè)（圖中綠色表示）、汽車零部件供應(yīng)商（圖中藍色表示）。
汽車輕量化，碳纖維
圖6展示了汽車用碳纖維復(fù)合材料全球?qū)＠夹g(shù)合作申請情況。碳纖維復(fù)合材料汽車輕量化領(lǐng)域的專利合作申請共有1098項。
汽車輕量化，碳纖維
圖中氣泡大小代表該申請人的申請量多少，連線越多表明合作伙伴越多。不同顏色的氣泡代表該企業(yè)在汽車用復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈中的不同角色。