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碳纖維復(fù)合材料今年的出場(chǎng)率非常高。通用的全新科爾維特Stingray sport采用全碳纖維車頂蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)罩。此外，奧迪R8、寶馬M6、道奇蝰蛇也在不同程度上應(yīng)用了碳纖維。然而，大部分采用碳纖維增強(qiáng)材料的汽車都為高端、小批量生產(chǎn)車型。并且有些靠純手工組裝，成本較高，因此短時(shí)間內(nèi)這類材料不太會(huì)大量使用在中等或低等價(jià)位的車型中。
碳纖維材料的密度是鋼鐵的五分之一，但其強(qiáng)度和剛度卻與鋼鐵不相上下。這類材料為工程師設(shè)計(jì)車輛提供了更高的靈活性，并且能夠減少汽車零部件的數(shù)量。不過碳纖維材料的成本非常高，生產(chǎn)效率也不高。將碳纖維材料加工成特定零部件所耗的時(shí)間比用鋼板成型多得多。
福特歐洲研發(fā)中心先進(jìn)材料項(xiàng)目工程師Inga Wehmeyer表示：“減輕車重的確為燃油經(jīng)濟(jì)性的提升帶來很大幫助，不過能夠大批量且高效生產(chǎn)碳纖維汽車零部件的工藝至今還不存在?！碧祭w維分多種，在加工常見的碳纖維材料時(shí)，技術(shù)員通常在抓斗狀模具中鋪疊碳纖維預(yù)浸料，一般預(yù)浸料中含有熱固性環(huán)氧樹脂。隨后，工人將其放入高壓設(shè)備中固化，該過程將持續(xù)一到兩小時(shí)。
目前，制造復(fù)合部件的幾種新工藝正處于研發(fā)摸索階段，包括多種樹脂傳遞模型（RTM）、片狀模塑料（SMC）以及長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性工藝。這三種方法有其各自的優(yōu)劣勢(shì)。
盡管存在障礙，汽車制造商正逐漸將碳纖維材料技術(shù)下放，運(yùn)用至普通車型中。行業(yè)咨詢公司Frost & Sullivan預(yù)計(jì)，在未來四年中，碳纖維材料市場(chǎng)將每年增長(zhǎng)33%。行業(yè)觀察人士預(yù)計(jì)，先投入商業(yè)化應(yīng)用的碳纖維部件是外部車身面板，因?yàn)楦鼡Q外飾板材料無(wú)需更改汽車基礎(chǔ)架構(gòu)。近期，福特、豐田、以及Continental Structural Plastics公司的一系列行動(dòng)也表明了這一趨勢(shì)。
車企碳纖維應(yīng)用現(xiàn)狀
福特去年秋天在北美發(fā)布的福克斯車型中采用了碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)罩，重量相比原本的鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)罩減輕了一半。根據(jù)福特闡述，其與多家合作商研發(fā)出一種可實(shí)現(xiàn)大批量、高效生產(chǎn)碳纖維部件的工藝。為了進(jìn)一步發(fā)展該技術(shù)，福特與Dow Automotive、Hightech.NRW兩家公司合作并更深入地研發(fā)、拓展該技術(shù)。
福特碳纖維復(fù)合材料的發(fā)動(dòng)機(jī)罩結(jié)構(gòu)特殊，在兩塊碳纖維板的中間夾著一層泡沫塑料，如此設(shè)計(jì)的理由是：萬(wàn)一行駛過程中不慎撞擊到了行人的頭部，對(duì)其造成的傷害能夠盡可能的減到小。該發(fā)動(dòng)機(jī)罩在假人頭部撞擊測(cè)試中表現(xiàn)良好。福特表示這款碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)罩的投產(chǎn)日期不會(huì)太遙遠(yuǎn)，并且每塊單獨(dú)的碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)罩僅需要耗時(shí)15分鐘就能生產(chǎn)成型。
除了福特以外，豐田在今年1月份為其Mark XG Sport車型安裝了一塊碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)罩，該車與凱美瑞同屬一個(gè)級(jí)別，僅在日本當(dāng)?shù)爻鍪?。Mark XG Sport的碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)罩相比此前的鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)罩減輕了6千克的重量。
與此同時(shí)，美國(guó)汽車研究委員會(huì)下的汽車復(fù)合材料協(xié)會(huì)（ACC）耗費(fèi)5年時(shí)間，開發(fā)出一款適用于轎車的復(fù)合地板材料，近期，該機(jī)構(gòu)又開始了新一輪4年計(jì)劃，該計(jì)劃目標(biāo)是為汽車前端防撞梁減重。
供應(yīng)商同樣在研發(fā)復(fù)合材料
Continental Structural Plastics公司為通用旗下科爾維特C6及C7車型提供輕量化車門面板。此外，該公司還為寶馬、克萊斯勒、福特、豐田提供碳纖維車身面板。
近期，該公司工程師開發(fā)出一款雙層材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩，由兩部分組成。外表面采用輕量化玻璃增強(qiáng)纖維鍍膜板（SMC），內(nèi)部結(jié)構(gòu)面板則采用碳纖維增強(qiáng)材料鍍膜板。該公司董事長(zhǎng)Frank Macher表示，這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)先向一家原始設(shè)備制造商提供，進(jìn)行測(cè)試評(píng)估。
該公司副總裁Probir Guha表示：他們?cè)?8個(gè)月前投入研發(fā)碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)罩。關(guān)于這款雙層式發(fā)動(dòng)機(jī)罩，其外層的材料相比公司之前的標(biāo)準(zhǔn)鍍膜板材料強(qiáng)度要高的多，其秘密在于工程師將其中的碳酸鈣填料（calcium carbonate）改為了玻璃微珠填料（glass microspheres）。而高剛度碳纖維增強(qiáng)內(nèi)層則使用了聚脲和乙烯基酯材料。
Guha解釋到：“普通碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)罩減重幅度約為20%，而這款雙層材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩減重幅度卻達(dá)35%。由于次采用這種技術(shù)，我們使用了中等密度的鍍膜板，今后，將進(jìn)一步采用低密度的鍍膜板材料，從而能使發(fā)動(dòng)機(jī)罩減重幅度達(dá)50%（相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鍍膜板材料制造的發(fā)動(dòng)機(jī)罩）?！?/P>
Continental Structural Plastics公司工程師表示：目前他們還在著手開發(fā)其他可替代技術(shù)，例如樹脂傳遞模塑成型（RTM）熱固性材料。通常這類材料的生產(chǎn)循環(huán)周期很長(zhǎng)。“目前我們正在尋找能夠縮短循環(huán)周期的方法，不過目前還沒有找到能比增強(qiáng)型碳纖維鍍膜板性能更好的材料?！?/P>