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碳纤维复合材料颠覆汽车轻量化思维

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汽车发展的四个方向(以通用汽车全球研发总监的版本):轻量化、电动化、智能化、网络化。这是电动汽车,尤其对自动驾驶和智能电动汽车而言的四个基本点。应用于汽车轻量化的复合材料,尤其是先进复合材料,是指用碳纤维等高性能纤维增强的复合材料。复合材料的原型可以从最早的,我们祖先从原始社会搭建用的稻草和泥土房子这种原型看出来,基本上可以形象比喻成碳纤维或者是其他高性能纤维,称之为我们的“钢筋”,树脂或者是塑料称之为它的“水泥”。这样形成了一个先进的、两种材料相互复合的一种新材料,我们称之为“高性能的复合材料”或“先进复合材料。”它有很多优点。包括高强度、高模量、低密度、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼抗震性好以及性能可设计等特性。尤其是性能可设计,这是颠覆传统产业、传统材料的。

 

欧洲高性能跑车普遍使用碳纤维。

 

第一款车是兰博基尼的 Sesto elemento(第六元素)。第六元素在元素周期表中代表「碳」。这款车除了轮胎和发动机外,是全碳的碳纤维跑车,全球限量二十辆,它是与波音公司联合开发的。

 

第二款是宝马的 Next 100,就是宝马百年庆典在全球做展示的那款车。这款车型体现宝马下一个 100 年汽车开发之路,它的车身结构大量地使用了复合材料。当然,并不是所有的车都必须使用碳纤维。汽车轻量化的材料有很多种:包括高强钢、超高强钢、新的第三代第四代钢,镁合金,铝合也是汽车轻量化很好的材料。


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第六元素这款车是与波音公司联合开发。波音公司和兰博基尼就是通过这款车,把波音 787 在梦想客机的一些超轻量化设计,用到了兰博基尼第六元素上:白车身、内外饰、底盘均为碳纤维导入了很多全新的工程概念和工艺,并已经将开发成果转移至新款 Audi R8 和 2015 年底上市的 Audi Q2 Crosslane。 这款匹配 5.2 升 V10 发动机、六速手自一体变速器的超级跑车的整备质量在加注燃料和其它液体之前只有960 公斤。在第六元素这款车中,我们基本上通过航空的一些经验,把复合材料的可设计性发挥得淋漓尽致,把传统的前围、地板、后围制成了一个零件,取代了传统的 48 个零件。


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复合材料可设计性是它最大的亮点,因为它会改变制造格局。我们传统金属零部件在制造的时候,非常严苛按照结构、组织、性能做设计和选材。但复合材料是根据产品零部件具体要求,先有性能要求才能反向逆推材料基本铺陈、通过组织的改变实现人为可设计性。


2018年9月7日 14:56
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