如果有一種材料能給汽車諸多好處和優(yōu)勢(shì)，你會(huì)不會(huì)選擇:
一是大幅減重：與鋼結(jié)構(gòu)相比，可減重40%-50%，與鋁結(jié)構(gòu)相比，可減重20%-30%；
二是高比強(qiáng)度、比剛度：比強(qiáng)度是鋼的七八倍，是鋁的三四倍，比剛度是鋼和鋁的二三倍；
三是安全性提高：高強(qiáng)抗沖擊性和極佳的能量吸收能力——比金屬材料高四五倍，可以非常好地改善汽車的安全性能；
四是抗拉強(qiáng)度提高：鋼和鋁的疲勞強(qiáng)度一般為抗拉強(qiáng)度的30%-50%，而他則達(dá)70%-80%，優(yōu)異的抗疲勞性、耐腐蝕性能可延長(zhǎng)車身壽命；
五是吸振能力提高：吸振能力和振動(dòng)阻尼性能較高，輕合金需要9S才能停止振動(dòng)，他只需要2S；
六是零件數(shù)量大幅減少：結(jié)構(gòu)整體成型，可大幅減少零件和緊固件的數(shù)量；
七是經(jīng)濟(jì)性改善：可提高燃油效率，減少排放，提高續(xù)航里程等。
它的名字，叫碳纖維復(fù)合材料。這種極輕的輕量化材料，并不是一種新出現(xiàn)的材料。他早期應(yīng)用集中體現(xiàn)在航空航天領(lǐng)域，從1975年開始首先應(yīng)用在軍用飛機(jī)上，從1980年代開始應(yīng)用在民用飛機(jī)上，一架Boeing787飛機(jī)的結(jié)構(gòu)用量超過50%。
隨著汽車行業(yè)越來越迫切的輕量化需求，碳纖維開始在傳統(tǒng)汽車和新能源汽車逐步得到嘗試和應(yīng)用。碳纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域最早應(yīng)用在高端跑車和豪華汽車車型上。自寶馬率先將碳纖維復(fù)合材料大量應(yīng)用于i3和i8等量產(chǎn)車型以來，全球汽車設(shè)計(jì)和制造業(yè)掀起一陣碳纖維復(fù)合材料研究和應(yīng)用探討的熱潮。
作為世界第一大汽車產(chǎn)銷大國，中國汽車同仁對(duì)碳纖維復(fù)合材料的研發(fā)一直波瀾不驚。時(shí)至今日，真正的量產(chǎn)化應(yīng)用尚乏善可陳。除了造車新勢(shì)力前途汽車在其首發(fā)車型K50大量使用碳纖維復(fù)合材料的車身外覆蓋件外，幾乎沒有哪家整車企業(yè)將這種非常先進(jìn)的材料用于量產(chǎn)車型。
那么，到底是什么限制碳纖維復(fù)合材料量產(chǎn)化應(yīng)用的前途？
一個(gè)顯而易見的道理是，碳纖維高昂的價(jià)格。一公斤鋼多少錢？大約6-8元。一公斤碳纖維復(fù)合材料多少錢？大約200元。30倍的價(jià)差，在當(dāng)下降本增效的大趨勢(shì)下足以嚇到汽車采購和制造商。
在汽車材料的發(fā)展變革中，性能和成本介于鋼材料和碳纖維材料之間的鋁合金，成為當(dāng)下比較折中的選擇。諾貝麗斯中國區(qū)董事總經(jīng)理、諾貝麗斯負(fù)責(zé)亞洲汽車業(yè)務(wù)的副總裁劉清，在其代表的鋁合金輕量化技術(shù)路線代言說，一種先進(jìn)的材料一定要考量市場(chǎng)和客戶的需求。言外之意是，太先進(jìn)的脫離需求的產(chǎn)品不一定有市場(chǎng)，合適最好。
以碳纖維為創(chuàng)業(yè)和事業(yè)的蘇州華特時(shí)代碳纖維有限公司總經(jīng)理熊飛博士卻不這樣認(rèn)為，不能面向制造、面向人機(jī)工程的設(shè)計(jì)，才是導(dǎo)致當(dāng)前碳纖維復(fù)合材料汽車部件生產(chǎn)成本居高、最終動(dòng)搖整車企業(yè)量產(chǎn)化應(yīng)用信心的根本所在。
他舉例，雖然碳纖維價(jià)格較高，但在碳纖維部件的最終成本構(gòu)成中，材料成本僅占25%，另外的75%是工藝成本，工藝成本是材料成本是3倍，相當(dāng)一部分是由不合理的設(shè)計(jì)引起的。
例如，傳統(tǒng)的鋼制引擎蓋，通常包括內(nèi)板和外板，兩者之間有加強(qiáng)版、鉸鏈、撐桿和鎖扣等，同時(shí)還含有NVH和隔熱設(shè)施，這種設(shè)計(jì)對(duì)于鋼部件的生產(chǎn)方式而言，幾乎不存在任何問題。
但如果將其套用在碳纖維復(fù)合材料上，就會(huì)帶來工藝的復(fù)雜性和可制造性的挑戰(zhàn)，增加不必要的工藝步驟和生產(chǎn)難度，引發(fā)應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料的固有優(yōu)勢(shì)不能發(fā)揮出來，還放大了其生產(chǎn)效率低下的缺點(diǎn)，產(chǎn)品的一次性合格率也明顯降低，最終導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加，市場(chǎng)局面難以打開。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，包括碳纖維復(fù)合材料、鋁合金等在內(nèi)任何一種新技術(shù)、新材料都不可能十全十美，都有其局限性，將合適的材料用到合適的地方，再用合適的工藝來做。只有遵循材料固有屬性的設(shè)計(jì)，才具備工藝可制造性，才能最大程度地發(fā)揮出材料的固有優(yōu)勢(shì)，從而以最佳的結(jié)構(gòu)、最好的性能、最高的效率和最低的成本實(shí)現(xiàn)替代應(yīng)用。
碳纖維復(fù)合材料要在新能源汽車的批量應(yīng)用，一是要考慮碳纖維材料本身的成本、性能和工藝，二是要在汽車零部件的批量應(yīng)用，要從生產(chǎn)制造、產(chǎn)品成本、全生命周期等方面綜合考慮，三是要讓更多廠家認(rèn)識(shí)、認(rèn)知、認(rèn)可、認(rèn)同這種先進(jìn)材料，眾人拾“材”火焰高，只有更多的使用，碳纖維的價(jià)值才有黃金價(jià)值，才能攤薄其高貴的成本，獲得“叫好又叫座”的復(fù)合價(jià)值和美好前途。
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