车用碳纤维树脂基复合材料应用案例

  轻量化是汽车未来发展的趋势 以碳纤维树脂基复合材料为代表的新一代材料应用是实现汽车减重的重要途径。自上世纪80年代碳纤维复合材料在FI赛车上开始应用以来,碳纤维树脂基复合材料在汽车上经历了从车门、引擎盖、后备箱盖等非承力结构到车身框架等次承力结构最终到传动轴、底盘、轮毂等主承力结构的应用。

  以宝马3为例其采用了“LifeDrive”模块架构,由“Life”和“Drive”两个独立模块组成, "Life ”代表乘员舱部分采用碳纤维复合材料制备而“Drive”包含悬架、蓄电池组、驱动系统和碰撞防护结构等。通过使用碳纤维复合材料可抵消电池组250~300kg的增重使3车身重量在180千克左右整车重量在1250千克上下,电池组容量在日常使用时可续航130~150千米并在8秒内完成从静止到百公里每小时的加速极速为150千米/小时。同样,由于碳纤维复合材料的使用宝马i8在装备了电池组、电机、增程发动机之后整备质量被控制在了1540 千克与一辆普通B级车相当。

  BMW 7系基于BMW i系碳纤维树脂基复合材料车身开创了Carbon Core高强度碳纤维复合材料内核在最新BMW 7系车体框架中碳纤维树脂基复合材料被用于加固车顶横梁、B柱、C柱底部侧围、中央通道和后部支撑。相比上一代车型全新BMW 7系车型最大减重可达130公斤。此外,Mosler MT900、Audi R8 CT. Lexus LFA等豪华跑车的底盘、车身等结构也采用了碳纤维树脂基复合材料。

  国内碳纤维树脂基复合材料车身研发亦方兴未艾。山东泰汽采用碳纤维复合材料研发的全复合材料车身客车,11米长大客车整备重量降低3吨在200kWh电池容量下续航里程比同类大客车超出20%以上达到240千米。同时通过轻质碳纤维复合材料的使用整车侧倾性(侧倾角38°以上)、抗冲击性等得到了大幅度提高。奇瑞汽车与中科院宁波材料所共同开发的插电式混合动力汽车,其碳纤维复合材料车身重218Kg,相比金属车身减重200Kg,减重效率达48%。