扒一扒碳纤维复合材料车身的成型工艺都有哪些?

2020-08-12

随着世界各国推行降低汽车油耗的政策,各大汽车企业纷纷把突破口放在了汽车轻量化方面,而碳纤维复合材料是目前众多汽车轻量化中比较好的解决方案之一。


碳纤维在汽车领域的应用可以追溯到1953年,世界首台纤维增强复合材料汽GM Corvette诞生,在39年后,通用汽车展出了一辆由碳纤维复合材料制作汽车车身的概念车,该辆车的车身质量仅有190Kg,采用碳纤维后整体车身质量下降了约65%,在油耗方面也减少了约30%。

苏州挪恩复合材料有限公司在车用碳纤维方面具有丰富的经验,与国内很多汽车厂商都建立了长久的合作关系。根据此前合作汽车厂商反馈的数据显示,相同型号的汽车,使用挪恩提供的碳纤维材质汽车车身,相比传统金属材质车身,减重约35%-50%以上,车身每减少100kg,百公里油耗就可降低0.3-0.6升,二氧化碳的排放也削减了约18%;除此之外,碳纤维复合材料的抗拉强度约为3000MPa,而钢仅有200MPa-300MPa的抗拉强度,在同样截面积情况下,碳纤维可以承受高于钢几倍的力;碳纤维还具有佳的能量吸收率,碰撞吸能能力是钢的7倍,在减轻车身质量的同时还可以保持防撞性能,降低汽车轻量化带来的安全风险。


现阶段,在碳纤维复合材料车身领域潜力较大的成型工艺有树脂传递模塑工艺RTM(rsintansfermlding)、长纤维增强热塑性树脂复合材料LFT(longfiberreinforcedthermoplastics)、预浸料快速模压成型工艺PCM(prepregcompressionmolding)。

1、RTM成型工艺

RTM成型是一种新型模压成型方法,也叫树脂传递模塑工艺。RTM成型工艺是为了适应飞机雷达罩成型而发展起来的技术,现阶段被广泛应用于航空航天、汽车等领域制作大型结构件。由于RTM成型无需使用预浸料和热压罐,所以在成本方面相对较低,而且还不会污染环境,这也是未来车用碳纤维成型工艺的发展方向。

2、LFT成型工艺

LFT注塑成型工艺广泛应用在汽车车身部位。虽然LFT成型工艺的设备相对简单,但是LFT成型工艺的成型加工性成品率高,制品内部的纤维长度较长形成骨架结构,这也导致LFT成型工艺制作出的产品具有好的刚度和抗冲击性,可以用于受力较大的车身部件。


3、PCM成型工艺

PCM成型作为一种理想的碳纤维罐外热压工艺,其制作出的产品不仅尺寸准、生产成本低,更容易实现复杂构件的一次成型,重要的是其生产周期得到了大幅度的缩短,生产效率显著提高。PCM成型由于其产品纤维取向性好,在强度和刚度方面也都相对较高,已经成为车用碳纤维产品中常用的成型工艺之一。

目前国内的汽车制造商在碳纤维方面的应用还处于小规模应用阶段,基于现阶段的碳纤维技术的限制,在汽车领域还无法量产满足需求,不过随着科技的进步,国内碳纤维产业结构也在逐渐完整,碳纤维在汽车方面的应用率也在逐步提高。



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