西格里与汽车巨头频频合作，逐步布局全产业链，力逐碳纤维行业“一哥”宝座？
来源：前沿材料公众号
西格里碳素集团（sgl group - the carbon company）成立于1992年，是全球领先的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一，拥有碳纤维完整业务链。西格里集团主要包括石墨材料与系统和碳纤维复合材料两大业务板块，其中核心碳纤维材料隶属于复合材料——纤维事业部，主要应用于汽车轻量化、风电叶片及塔筒和航空航天领域。
自2005年起，西格里集团将所有研发活动集中于一个研发组织：技术与创新中心。西格里位于梅廷根的可容纳150名科学家的先进的办公楼、试验工厂以及实验室为研发人员产出最好效果和创意提供了理想的条件。西格里与领先大学和研究机构建立了有效网络并在创立与发展市场为导向的组织与协会中扮演了重要角色。
根据2017年年报显示，西格里集团营收收入为8.601亿欧元，同比11.86%；石墨材料与系统业务板块实现营业收入5.102亿欧元，占比达到59.32%；复合材料业务实现营业收入3.319亿欧元，占比达到38.59%；其余业务实现营业收入占比2.1%。
图-2013-2017年sgl营收变化
图-2017年sgl营收占比
主要产品
项目介绍及最新进展
1、欧洲lowflip项目
2014年3月启动，周期为36个月，由来自欧洲5个国家的10个凯发体育官方app的合作伙伴参与，西格里集团是该项目的企业成员之一。项目主要目的是开发低成本灵活性的集成复合材料部件加工工序，以满足交通运输部门的需求，比如航空和车辆地面运输部门。
项目的具体技术目标包括：
- 开发、评估和分析适用于方便和低成本的自动化操作的新型复合材料原材料；
- 开发应用于小型复杂零件（拾放凯发体育官方app的解决方案）和大型结构（自动堆叠贴装凯发体育官方app的解决方案）的低成本、灵活的多功能处理、安置和悬垂的凯发体育官方app的解决方案；
- 有选择性地减少复合材料加工步骤，开发用于粘合剂和树脂的快速、高能效加热技术；
- 开发仿真工具来支撑自动化材料悬垂工序、固化工序和碰撞性能；
- 为了实现在实验室规模验证多功能处理/布局/立体裁剪和集成预成型/注塑/固化凯发体育官方app的解决方案；
- 设计和生产实验室级别的集成性原型单元以开发复合材料加工工序的新概念；
- 保证项目成果的成功并建立lowflip项目的市场更新基础。
2、陶瓷复合创新材料
由技术与创新中心主导研发的sigrasic®产品具有优良的物理特性，碳/碳化硅是一种复合材料，其将碳纤维结合在陶瓷基料中，能将材料的物理特性发挥到了极致。西格里通过把碳纤维增强碳渗透到硅中进行碳纤维增强碳化硅c/sic的生产。所使用的纤维增强材料多为短纤维、长纤维、碳纤维织物、毡等。
通过调整材料和工艺参数，产品特性即可发生变化且得以优化，从而适应sigrasic®组件的不同使用需求。例如，如果压力过高，sigrasic®部件中所使用的碳纤维增强材料会导致硬碳化硅陶瓷出现同韧性断裂。这将会导致c/sic出现损伤容限。
sigrasic®产品有助于延长结构单元的使用寿命并能有效降低运行成本。它们适用于下列工业应用：
- 形状接近几何公差的结构部件
- 高温应用部件
- 化学工艺设备用部件
- 航空航天技术用结构部件
- 半导体用部件
- 玻璃加工业用抗氧化和抗热冲击部件
使用sigrasic®可生产出各种形状、具有复杂几何设计的高性能陶瓷制品。
3、sigracet® 燃料电池组件
从中长远来看，燃料电池具有彻底颠覆传统能源转换与分配的潜力。从汽车推进装置、热电联产到移动设备的电源都是目前燃料电池技术的研究与应用热点。
西格里集团开发了用于质子交换薄膜燃料电池（pemfc）的碳基产品，并将其推向市场。
- 气体扩散层（gdl）
- 用作燃料电池和还原液流电池隔离板的石墨箔（膨胀石墨）
最新进展
1. 西格里碳素获宝马集团电池外壳新型盖板订单
德国西格里集团获宝马集团合作订单，生产串联电池外壳的盖部件。这项为期数年的重要订单将包括生产用于电池盒的创新玻璃纤维盖板，以用于宝马集团未来的插电式混合动力车型。
除了混合动力电池外壳的新应用外，西格里碳素公司还将继续为宝马i3车型生产由碳纤维增强塑料制成的常用组件，并为宝马7系列的碳芯车体提供材料。
2.西格里与蔚来合作生产cfrp电池外壳，比铝/钢制电池外壳轻四成
西格里与中国汽车制造商蔚来（nio）合作，为电动汽车研发碳纤维增强型塑料（cfrp）电池外壳原型。据说，该电池外壳比传统的铝或钢制电池外壳轻40%，具高刚性，而且比铝的热导率低200倍。
电池盒的底板和盖子由夹层核心和几层碳凝胶层制成，底板和盖子的生产工具设计由西格里碳素公司的轻量化和应用中心完成，用于此类部件的碳纤维由位于华盛顿摩西湖和英国muir of ord的西格里工厂生产，在德国wackersdorf的西格里工厂加工成粗布；再在奥地利ried im innkreis的西格里工厂生产底板和盖子，以及组装单个组件。
西格里碳素公司复合材料——纤维与材料事业部汽车细分市场经理sebastian grasser表示：“此外，该复合材料在水密性、气密性以及耐腐蚀性方面也表现优异”。
3.西格里与现代扩大协议，生产现代nexo燃料电池汽车的气体扩散层
2019年12月4日，西格里和现代汽车集团（韩国首尔）宣布他们已扩大其供应协议，以生产现代nexo燃料电池汽车的气体扩散层。
西格里碳素公司称，自1990年代以来，它一直在进行燃料电池部件的研究和开发。气体扩散层调节燃料电池内的气体流动并带走水和热量，并且据说对燃料电池的功率密度和效率具有重大影响。sgl carbon的sigracet气体扩散层于2012年首次在现代ix35中用作标准配置。
西格里碳素公司气体扩散层燃料电池组件的年销售额将达到1亿欧元（约合1.1亿美元）。由于需求增长，该公司表示已逐步提高其在德国梅廷根的工厂的生产能力，目前已具备以工业规模生产燃料电池组件的能力。此外，为进一步推进加速商业化，气体扩散层业务将于2019年第四季度从中央研发部门中央创新（ci）转移至业务部门石墨材料与系统（gms）。
4.西格里和索尔维合作开发用于航空结构的大丝束碳纤维复合材料
2019年12月3日，西格里与特种化学品巨头索尔维达成一项联合开发协议（jda），以将第一批基于大丝束的中模量（im）碳纤维复合材料推向市场。这些材料将基于西格里碳素的大丝束碳纤维和索尔维的主要结构树脂系统，帮助满足降低成本和二氧化碳排放量的需求，并改善下一代商用飞机的生产工艺和燃油效率。
“通过将sgl在我们新开发的独特的50k 中模量纤维中的碳纤维专业知识与索尔维的树脂配方以及航空航天市场的专业知识相结合，双方的合作目标是开发先进的航空航天材料系统。该联盟支持我们的战略方向，并加快了我们在有吸引力的航空航天市场中的发展。”西格里碳素公司管理委员会发言人迈克尔·马杰鲁斯博士说。
5.西格里为福特transit生产复合材料的板弹簧
自2019年年中开始，西格里碳纤维已为福特transit的后车桥应用批量生产了玻纤增强复合材料的纵向板弹簧。
该板弹簧与transit的skeleton底盘结合使用，能够在高有效载荷之处发挥重要作用，比如应用在transit的房车车型中或者transit的特殊商用车车型中。与传统板弹簧相比，这款创新的复合材料板弹簧重量减轻了大约50%，同时提供了更高的安全标准。
此外，该板弹簧是有史以来第一次采用西格里碳纤维willich生产基地生产的预浸渍玻璃纤维织物制造的。板弹簧概念是西格里碳纤维“用基于玻璃纤维的部件构成的创新轻量化凯发体育官方app的解决方案支持汽车行业”这一战略的重要组成部分。
6.西格里与exone合作开发出一种新的碳3d打印选项
西格里与exone集团在工业3d打印领域开展了合作，开发出一种新的碳3d打印选项：carboprint，一种同时处理石墨的粘合剂喷射3d打印工艺。
西格里集团开发出了一种非常适合exone的粘结剂喷射技术的材料。这项技术不仅能够生产小型样机，而且能够高效地进行系列生产并快速开发针对客户的凯发体育官方app的解决方案。目前，西格里集团已经提供了有关原材料和粉末制备以及后处理的知识，exone也完成了3d打印方面的工作。
后处理在carboprint过程中起着重要作用，因为3d打印碳部件最初是多孔的。为了应对这种多孔性，西格里集团的后处理技术（包括聚合物浸渍和硅或金属渗透）可以改变材料特性以适应3d打印部件的特定应用。
7.西格里与英国国家复材中心合作开发未来复合材料技术
西格里与英国国家复合材料中心（ncc）建立了新的凯发体育官方app的合作伙伴关系，旨在共同开发用于航空航天、运输、石油和天然气的未来复合材料技术。
该伙伴关系所针对的一个发展领域是提高初级和二级结构部件的材料利用率。凯发体育官方app的合作伙伴目前正在ncc在布里斯托尔的研究和技术设施中建立一个先进的碳纤维纺织品加工开发计划，如非卷曲织物（ncf）。在今年，他们将使用基于sgl carbon碳纤维的ncf材料生产新型复合材料飞机机翼的演示组件和原型。这些织物正在德国wackersdorf的sgl carbon工厂生产，而碳纤维则在位于英国华盛顿州muir of ord和美国华盛顿州moses lake的sgl carbon生产基地生产。
西格里集团在近5年时间内通过建厂、收购、合作研发等多种方式逐步布局碳纤维原丝供应、碳纤维生产、材料复合及终端应用，极力整合碳纤维产业链，扩大自身技术优势及产品市占率。
尽管其已经拥有雄厚的技术积累、成熟的产品系列以及稳定的市场份额，但其技术探索从未止步，并以长远的发展眼光布局全产业链的发展，将碳纤维产业上下游贯穿打通并把握各个环节产业命脉，赋予企业更完备更强大的竞争力。
由于碳纤维产业的高技术含量和高利润回报，国外企业长期对我国实施严格的技术封锁，导致我国碳纤维产业与国际先进水平呈现出代隙性差距。我国的碳纤维企业应在走自主创新，早日实现国产化的道路上尽力追赶！