保時捷新款卡曼采用有機材料制成車門 車身重量減輕60%
日期：2019-07-05
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據(jù)外媒報道，汽車制造商保時捷（Porsche）在汽車生產(chǎn)應(yīng)用中，正大力利用有機材料。新款保時捷卡曼GT4 Clubsport車型的車身部件就由天然纖維復(fù)合材料制成，該材料由木材纖維研究應(yīng)用中心（APPlication Center for Wood Fiber Research HOFZET）研發(fā)，該中心是德國弗勞恩霍夫木材研究所（Fraunhofer Institute for Wood Research）、威廉克勞迪斯學(xué)院（Wilhelm-Klauditz-Institut WKI）以及漢諾威應(yīng)用科學(xué)與藝術(shù)大學(xué)（Hannover University of Applied Sciences and Arts）生物塑料和生物增強復(fù)合材料研究所（IfBB）的一部分。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，由于安全功能得到改進、電子設(shè)備不斷增多，新車的重量變得越來越重，從而導(dǎo)致車輛的燃料消耗更高，與減少二氧化碳排放量的總體目標背道而馳。此外，對于電動汽車來說，重量也是一個重要的因素，因為電動汽車需要更大更重的電池才能獲得大的續(xù)航里程，從而促進銷售。因此，輕量化設(shè)計是實現(xiàn)真正高效電動汽車的絕對先決條件。據(jù)商業(yè)咨詢公司麥肯錫（McKinsey）的研究，到2030年，汽車輕量化部件的比例必須從30%上升至70%，以抵消因電動驅(qū)動系統(tǒng)和電動機增加的重量。
到目前為止，受歡迎的解決方案還是輕質(zhì)鋼材和碳纖維增強塑料。但是，該解決方案也有缺點：先，該材料在機械加工、維修和回收方面面料巨大挑戰(zhàn)；其次，此類材料的生產(chǎn)需要大量能源，因而抵消了其實現(xiàn)減重的積極環(huán)境影響。
因此，弗勞霍恩夫木材研究所（Fraunhofer WKI）的研究人員提出：是否可以使用其他纖維材料來減輕組件的重量，只在碳纖維具結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的地方使用碳纖維。研究人員調(diào)查了各種現(xiàn)有生態(tài)材料的技術(shù)特性、可用性和成本效益。而天然纖維增強塑料就是解決方案，植物纖維作為有機復(fù)合材料的組成部分，可制成可持續(xù)性的輕量化車身部件，改善工業(yè)高性能復(fù)合材料在生產(chǎn)、使用和加工過程中產(chǎn)生的生態(tài)影響。
從經(jīng)濟上講，使用可再生的原材料是有益的，因為天然的亞麻、大麻、木材和黃麻纖維比碳纖維更便宜，而且生產(chǎn)時所用的能源更少，因此實現(xiàn)車輛輕量化的同時也不會需要高昂的成本。此外，有機復(fù)合材料在工業(yè)加工和汽車應(yīng)用方面還具備其他優(yōu)勢，其自然生長的結(jié)構(gòu)還使其具備聲學(xué)阻尼特性，可減少車輛碰撞發(fā)生時車輛車身破裂的風(fēng)險。
因此，弗勞霍恩夫木材研究所的科學(xué)家們與保時捷賽車科技部門（Porsche Motorsport）合作，在保時捷卡曼GT4 Clubsport車型上，利用德國四大汽車公司賽車隊的移動研發(fā)實驗室，在極端條件下，對該有機材料進行了是否適合量產(chǎn)的測試。
新款718卡曼GT4 Clubsport車型部件在材料研發(fā)過程中還采用了“生物概念車”的經(jīng)驗，該車是款車身部件由天然纖維復(fù)合材料制成的量產(chǎn)車。此外，該車的駕駛員和乘客門以及尾翼都由有機纖維混合材料制成。該款卡曼重量非常輕，只有1320公斤重，原因在于其在車門上采用了有機復(fù)合材料而不是鋼，因而重量減輕了60%。
該復(fù)合材料由有機纖維增強的熱固性聚合物基體體系組成，由于原材料是現(xiàn)成的，因而還采用了有機纖維網(wǎng)。該材料具有很高的抗拉強度，特別細、均勻、可折疊，容易組成任何零部件形狀。即使與傳統(tǒng)生產(chǎn)的部件相結(jié)合，也可以輕松生產(chǎn)出具精確尺寸的部件，能夠價格且保證生產(chǎn)質(zhì)量。
上述特點是實現(xiàn)其大批量生產(chǎn)的重要前提，弗勞霍恩夫木材研究所在調(diào)查中還考慮到該材料在使用壽命結(jié)束時回收或再利用的概念，以及提高使用此類材料制成零部件產(chǎn)量的方法。
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