碳纖維復合材料顛覆汽車輕量化思維

汽車發展的四個方向(以通用汽車全球研發總監的版本):輕量化、電動化、智能化、網絡化。這是電動汽車,尤其對自動駕駛和智能電動汽車而言的四個基本點。應用于汽車輕量化的復合材料,尤其是先進復合材料,是指用碳纖維等高性能纖維增強的復合材料。復合材料的原型可以從最早的,我們祖先從原始社會搭建用的稻草和泥土房子這種原型看出來,基本上可以形象比喻成碳纖維或者是其他高性能纖維,稱之為我們的“鋼筋”,樹脂或者是塑料稱之為它的“水泥”。這樣形成了一個先進的、兩種材料相互復合的一種新材料,我們稱之為“高性能的復合材料”或“先進復合材料。”它有很多優點。包括高強度、高模量、低密度、耐腐蝕、耐疲勞、阻尼抗震性好以及性能可設計等特性。尤其是性能可設計,這是顛覆傳統產業、傳統材料的。 

歐洲高性能跑車普遍使用碳纖維。 

第一款車是蘭博基尼的 Sesto elemento(第六元素)。第六元素在元素周期表中代表「碳」。這款車除了輪胎和發動機外,是全碳的碳纖維跑車,全球限量二十輛,它是與波音公司聯合開發的。

第二款是寶馬的 Next 100,就是寶馬百年慶典在全球做展示的那款車。這款車型體現寶馬下一個 100 年汽車開發之路,它的車身結構大量地使用了復合材料。當然,并不是所有的車都必須使用碳纖維。汽車輕量化的材料有很多種:包括高強鋼、超高強鋼、新的第三代第四代鋼,鎂合金,鋁合也是汽車輕量化很好的材料。

第六元素這款車是與波音公司聯合開發。波音公司和蘭博基尼就是通過這款車,把波音 787 在夢想客機的一些超輕量化設計,用到了蘭博基尼第六元素上:白車身、內外飾、底盤均為碳纖維導入了很多全新的工程概念和工藝,并已經將開發成果轉移至新款 Audi R8 和 2015 年底上市的 Audi Q2 Crosslane。 這款匹配 5.2 升 V10 發動機、六速手自一體變速器的超級跑車的整備質量在加注燃料和其它液體之前只有960 公斤。在第六元素這款車中,我們基本上通過航空的一些經驗,把復合材料的可設計性發揮得淋漓盡致,把傳統的前圍、地板、后圍制成了一個零件,取代了傳統的 48 個零件。

復合材料可設計性是它最大的亮點,因為它會改變制造格局。我們傳統金屬零部件在制造的時候,非常嚴苛按照結構、組織、性能做設計和選材。但復合材料是根據產品零部件具體要求,先有性能要求才能反向逆推材料基本鋪陳、通過組織的改變實現人為可設計性。

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