碳纖維復(fù)合材料顛覆汽車輕量化思維
汽車發(fā)展的四個方向(以通用汽車全球研發(fā)總監(jiān)的版本):輕量化、電動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用于汽車輕量化的復(fù)合材料,尤其是先進復(fù)合材料,是指用碳纖維等高性能纖維增強的復(fù)合材料。復(fù)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(fù)合的一種新材料,我們稱之為“高性能的復(fù)合材料”或“先進復(fù)合材料。”它有很多優(yōu)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(shè)計等特性。尤其是性能可設(shè)計,這是顛覆傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)材料的。
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(fā)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(lián)合開發(fā)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(xiàn)寶馬下一個 100 年汽車開發(fā)之路,它的車身結(jié)構(gòu)大量地使用了復(fù)合材料。當(dāng)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(lián)合開發(fā)。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(shè)計,用到了蘭博基尼第六元素上:白車身、內(nèi)外飾、底盤均為碳纖維導(dǎo)入了很多全新的工程概念和工藝,并已經(jīng)將開發(fā)成果轉(zhuǎn)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(fā)動機、六速手自一體變速器的超級跑車的整備質(zhì)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(jīng)驗,把復(fù)合材料的可設(shè)計性發(fā)揮得淋漓盡致,把傳統(tǒng)的前圍、地板、后圍制成了一個零件,取代了傳統(tǒng)的 48 個零件。

復(fù)合材料可設(shè)計性是它最大的亮點,因為它會改變制造格局。我們傳統(tǒng)金屬零部件在制造的時候,非常嚴(yán)苛按照結(jié)構(gòu)、組織、性能做設(shè)計和選材。但復(fù)合材料是根據(jù)產(chǎn)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(xiàn)人為可設(shè)計性。
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