1981年，邁凱輪（McLaren）向F1賽車中引入了世界上第一個碳纖維外殼材質(zhì)的一級方程式賽車，在激烈競賽期間，邁凱輪輕量化的車重并提高操控性能具有開創(chuàng)性?！獜?fù)材云集資訊

Formula 1成為碳纖維的最早采用者，但該技術(shù)很快轉(zhuǎn)移到了高性能公路車上。1992年邁凱輪F1的第一批賽車，隨后是蘭博基尼和法拉利。
在過去的二十年中，碳纖維已進入生產(chǎn)中的幾乎所有超級跑車，超級跑車和豪華跑車。

?McLaren MP4/1

CFRP被廣泛用于高端市場–賽車，超級跑車和高檔跑車領(lǐng)域中。在這些細(xì)分市場中，汽車性能是關(guān)鍵因素。?輕量化、降低排放、操控性以及外部結(jié)構(gòu)美學(xué)成為碳纖維在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的動力。
碳纖維常用于包括主體框架結(jié)構(gòu)，車頂結(jié)構(gòu)，內(nèi)部和外部車身面板等的組件中。材料的大部分以預(yù)浸料形式提供，但在某些情況下使用HP-RTM工藝。

?碳纖維在汽車框架中應(yīng)用

最近幾年來，由于行業(yè)驅(qū)動以及設(shè)備制造商尋求推進其CFRP集成等因素驅(qū)動，CFRP已經(jīng)出現(xiàn)由高級乘用轎車向中型車輛發(fā)展的趨勢。如下圖所示：

汽車用碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展與挑戰(zhàn)
全球乘用車預(yù)計將以2.8％的復(fù)合年增長率增長，預(yù)計到2020年全球汽車產(chǎn)量將突破1億輛；其中中國將繼續(xù)是最大的市場，而且也是增長最快的市場，歐洲和北美將保持相對平穩(wěn)。

全球乘用車市場發(fā)展趨勢
與乘用車高速發(fā)展趨勢相反，利用石油或柴油尤其是柴油發(fā)動機為動力的乘用車銷售將大幅下降，以EV / PHEV為代表的新能源汽車復(fù)合年增長率預(yù)計將大幅增長35％，最快的成長期2025 -2030。

不同類型乘用車市場發(fā)展趨勢
汽車行業(yè)正在快速發(fā)展，而未來主要驅(qū)動因素取決于：
立法–全球政府日益設(shè)嚴(yán)格的（零）排放目標(biāo)；
環(huán)境–社會責(zé)任正在影響買方的決定；
運營成本–石油燃料價格正在增加擁有成本；
電動動力總成–范圍是電動汽車銷售的最大障礙之一，質(zhì)量越輕，范圍越大；
安全性–強度，剛度和撞擊時改善的能量吸收；
設(shè)計自由–嵌入式傳感器，功能改進，以及多種材料集成；駕駛經(jīng)驗–消費者要求增加連接性，自動駕駛。

汽車行業(yè)發(fā)展趨勢對碳纖維復(fù)合材料提出了挑戰(zhàn)：成本–是大量采用CFRP的最大障礙；
產(chǎn)能–擴大規(guī)模需要大量資金；
循環(huán)次數(shù)–需要CFRP的超低循環(huán)時間才能滿足生產(chǎn)率要求；
質(zhì)量保證–可重復(fù)，低PPM故障等級；
可回收性–報廢/再利用是許多國家/地區(qū)的法規(guī)要求；
集成–多材料解決方案將需要金屬和塑料之間的有效兼容性；
數(shù)據(jù)庫體系–汽車工程師需要良好的材料數(shù)據(jù)來支持零件設(shè)計。

針對上述CFRP在汽車工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)，主要解決方案包括：材料解決方案– CFRP不能適合所有組件，而是在正確的位置使用正確的材料；
制造設(shè)計–培訓(xùn)汽車工程師如何針對CFRP與金屬進行設(shè)計；
材料創(chuàng)新–降低成本至關(guān)重要，價格差異必須與價值差異相匹配；
工藝創(chuàng)新–要實現(xiàn)時間/轉(zhuǎn)換成本目標(biāo)，需要重大技術(shù)進步；
穩(wěn)健供應(yīng)鏈–能夠跨多個零件（T1 / T2 / T3）供應(yīng)> 200,000個單位。

汽車用碳纖維復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)

針對碳纖維復(fù)合材料進行設(shè)計，而不能落入金屬材料的套路中，這意味著需要：減少零件數(shù)量/簡化設(shè)計、增加曲率和拔模角度、樹脂流動設(shè)計/低循環(huán)時間、考慮粘接要求和零件集成、盡量減少浪費并在可能的情況下進行設(shè)計、為零件選擇正確的處理方法、協(xié)作以改善結(jié)果。

關(guān)鍵技術(shù)一：TP成型技術(shù)及應(yīng)用

將CFRTP與注塑成型相結(jié)合，可以提高組件強度，剛度和功能性的結(jié)構(gòu)，而且能夠以合理的成本生產(chǎn)大量產(chǎn)品，該技術(shù)主要適用于非結(jié)構(gòu)和半結(jié)構(gòu)零件–非底盤，副車架等，生命周期可回收優(yōu)勢。

關(guān)鍵技術(shù)二：HP（hot press）-RTM & LCM技術(shù)及應(yīng)用

該技術(shù)曾被視為所有汽車應(yīng)用的首選解決方案，然而事實證明它更適合于汽車主要結(jié)構(gòu)部件，例如底板，電池盒，支撐柱和車頂結(jié)構(gòu)；成本仍然是該技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用的最大障礙。
目前，一些新的重大項目仍然采用該技術(shù)，通常選擇液體壓縮模塑，在該技術(shù)中良好的設(shè)計和預(yù)成形工藝對可行性至關(guān)重要，比較適合大批量生產(chǎn)。

關(guān)鍵技術(shù)三：熱壓成型技術(shù)及應(yīng)用

該技術(shù)最廣泛使用的方法是與大型預(yù)浸料相結(jié)合，具有良好的視覺效果，適用于非結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)零件，常用的增強材料類型包括單向預(yù)浸料、編織物、NCF等，但是面臨著批量生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵技術(shù)四：SMC技術(shù)及應(yīng)用

近年來，片狀模塑材料（SMC）獲得了廣泛的關(guān)注，并且在未來十年內(nèi)有可能成為汽車用CFRP主要技術(shù)，其優(yōu)勢在于快速成型和低成本，但缺點也比較明顯，機械性能較低，因此主要適合一些對強度要求不高零部件，典型代表為豐田普銳斯。

關(guān)鍵技術(shù)五：ATP技術(shù)

Tape placement技術(shù)是新興技術(shù)，但由于具有精確的材料放置創(chuàng)造出優(yōu)化的零件、極低浪費、節(jié)省成本、無需預(yù)成型、柔性樹脂系統(tǒng)等優(yōu)勢，應(yīng)用前景十分廣泛，但其主要缺點在于成型速度較慢。

汽車工業(yè)碳纖維復(fù)合材料的新技術(shù)

隨著汽車工業(yè)發(fā)展，為了汽車用碳纖維復(fù)合材料發(fā)展趨勢包括：低成本碳纖維，例如Oak Ridge的300/600K大絲束碳纖維；改善纖維上漿的化學(xué)性能，實現(xiàn)界面粘合和樹脂相容性；更快的固化周期；實現(xiàn)材料標(biāo)準(zhǔn)化等等。

此外，Sigmatex公司也提出一點碳纖維織物的發(fā)展，下面將結(jié)合該公司研發(fā)新技術(shù)進行闡述。

碳纖維材料新技術(shù)一：可視碳技術(shù)
可視碳是當(dāng)今CFRP汽車市場主要細(xì)分市場之一，該技術(shù)主要源自于消費者和設(shè)計師都對碳纖維斜紋編織物感到厭倦，因此，希望通過更具創(chuàng)意的設(shè)計來提高人們的興趣（如下圖所示）。

碳纖維材料新技術(shù)二：超低重量UD膠帶

主要包括纖維鋪展技術(shù)、大批量高速率制備技術(shù)、面積重量40 –200gsm、膠帶寬度18 –120mm、自動化鋪帶技術(shù)，并可提供高強型/中模型等纖維材料。

碳纖維材料新技術(shù)三：平幅針織物

Sigmatex開發(fā)的一種新穎的編織工藝，能夠生產(chǎn)平織物：覆蓋系數(shù)提高、經(jīng)紗和緯紗都“鋪開”并平放（無捻）、高強型和中模型碳纖維均可用、面積重量從195 –280gsm；由于增加了纖維排列和絲束分布，提供了改進的機械性能，并具由一定美觀性。

版權(quán)聲明：復(fù)材云集尊重版權(quán)并感謝每一位作者的辛苦付出與創(chuàng)作；除無法溯源的文章，我們均在文末備注了來源；如文章視頻、圖片、文字涉及版權(quán)問題，請第一時間聯(lián)系我們，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容！