前言：近幾十年來，復(fù)合材料行業(yè)一直在尋找如何在主流汽車市場中獲得發(fā)展動力的途徑。美國環(huán)保局宣布2025年，汽車制造商要達到的燃油經(jīng)濟性標(biāo)準(zhǔn)--54.5英里每加侖，這使得越來越多的汽車制造商各處尋求各種可以使車輛更輕的材料。

 

    近年來復(fù)合材料的研究取得了較大的進展，且已經(jīng)成功應(yīng)用于寶馬i3、大眾XL1系列以及本田2017最新的Ridgeline。

 

    另外福特汽車的制造商也一直致力于推動復(fù)合材料的發(fā)展。去年，該公司成為了第一個生產(chǎn)汽車用碳纖維輪轂的制造商，而且它的超級跑車--福特GT系列也大量使用了碳纖維。最近復(fù)合材料制造業(yè)與福特汽車輕量化設(shè)計的技術(shù)的負責(zé)人David Wagner接受了外媒采訪，談一談復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的當(dāng)前狀態(tài)。

 

    問：請描述一下你作為福特汽車輕量化設(shè)計技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者主要負責(zé)的工作。

 

    答：我所在的部門是Research & Advanced Engineering，團隊主要工作是超前計劃設(shè)計。我主要負責(zé)汽車車身和底盤的輕量化設(shè)計以及一些未來應(yīng)用的部分。

 

    問：你如何看待復(fù)合材料在汽車行業(yè)的現(xiàn)狀？

 

    答：它即將獲得突破。寶馬和其他幾個公司前期工作的成功吸引了更多的人關(guān)注。碳纖維是福特GT超級跑車的基本要素。多年來汽車行業(yè)一直在致力于將碳纖維應(yīng)用于小體積型特色汽車，并追求可能在大體積經(jīng)典系列汽車的生產(chǎn)上有所突破。當(dāng)然，寶馬在7系列所做的工作是我們目前關(guān)注的焦點。在研究和開發(fā)過程中，這也是我們特別感興趣的方面。

 

    問：你剛提到了福特GT。其他部分的應(yīng)用讓我們想到了福特野馬GT350R使用的碳纖維輪轂，這使福特書寫了“與鋁合金相比，使用碳纖維是整車重量減少了60磅”的篇章。那么，你對碳纖維輪轂在整個汽車行業(yè)的潛能持有什么態(tài)度呢？

 

    答：碳纖維輪轂的制備方法非常適合于GT350R。大體積型輪轂的制備方法還不清楚。未能實現(xiàn)大量生產(chǎn)的原因主要在于成本和時間的問題。但是車輪對碳纖維來說是一個很好的機遇。它不僅能直接降低車身重量，還具有降低旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量這一額外的好處。這對駕駛的平順性，操縱和轉(zhuǎn)向都有所改進，同時還能改善加速狀態(tài)。因為它并不需要盡可能多的能量加速旋轉(zhuǎn)輪子，這也是減輕轉(zhuǎn)動部件質(zhì)量帶來的額外的好處。相對于非移動部件，這也是將碳纖維應(yīng)用于移動部件的原因之一。

 

    問：那你如何看待即將應(yīng)用于福特的復(fù)合材料呢？

 

    答：福特與DowAksa(碳纖維生產(chǎn)研發(fā)集團）正在聯(lián)合開發(fā)低成本碳纖維。我們正在尋找可應(yīng)用DowAksa碳纖維的一些零件。我們正在盡最大的努力降低汽車的整體重量。

 

    問：復(fù)合材料行業(yè)需要克服哪些障礙才能使汽車制造商，如福特，增加GFRP和CFRP的使用呢？

 

    答：在碳纖維使用前，有一些成本障礙，尤其是碳纖維原料的成本。對于尋找不同基體的復(fù)合材料行業(yè)而言，現(xiàn)在的化學(xué)系統(tǒng)非常精細，首先是確保纖維上樹脂基體的尺寸，以及與樹脂基體的界面結(jié)合情況。再有就是制造時間引起的高成本。許多航空部件都得在高溫高壓下數(shù)小時進行高壓滅菌。對于大體積的汽車部件，碳纖維和玻璃的復(fù)合材料往往難以承受這一循環(huán)時間--每小時一個部件，而相對于鋼或鋁的沖壓每6-10秒我們就能得到一個部件。對復(fù)合材料而言，這還不是其固化時間。

 

    因此目前正在持續(xù)進行一些化學(xué)方面的工作，并且所有的樹脂公司和復(fù)合材料行業(yè)在減少部件的循環(huán)時間和固化時間方已經(jīng)取得了巨大的進步。這是下一個大障礙，我們也會對這一方面進行大量的工作，我們也期望未來能有所改進。我懷疑降低鋼壓印機的速度，是否能實現(xiàn)大體積的生產(chǎn)。

 

    問：還有什么其他挑戰(zhàn)是你期望復(fù)合材料行業(yè)能幫你解決的呢？

 

    答：復(fù)合材料在高溫，低溫情況下化學(xué)穩(wěn)定性的深入研究，還有就是復(fù)合材料的耐沖擊性。復(fù)合材料的表面必須在不同的環(huán)境因素和在將暴露于不同的流體中耐沖擊。顯然，如果你在室內(nèi)，如復(fù)合材料座椅框架，你可能不會看到在座椅框架內(nèi)傾倒制動液防凍液。對于發(fā)動機艙的任何部分，復(fù)合材料必須是能承受所有我們將預(yù)見到的不同的汽車流體的情況，尤其是對任何外部或底盤部分。有很多神奇的化學(xué)反應(yīng)遠遠超出了我的想象。在有機油泄露的情況下，我們不允許出現(xiàn)復(fù)合材料的降解。

 

    問：您如何看待使用復(fù)合材料將對汽車行業(yè)未來五年的改變？

 

    答：我們會看到更多的復(fù)合材料和更多的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料?，F(xiàn)在在車輛中使用各種聚合物和塑料系統(tǒng)，還有填充的和未填充的內(nèi)飾件及外飾件。這些非結(jié)構(gòu)的或半結(jié)構(gòu)類型的東西，有的自己就能支撐起來，但它們不增加耐久性或剛度。因此，這些材料的使用都和高分子復(fù)合材料的使用都會增長。另外成本和汽車需要考慮的問題也很重要，這將決定汽車使用復(fù)合材料制造汽車部件的多少。

 

    問：除了使用復(fù)合材料，福特如何實現(xiàn)輕量化的目標(biāo)？

 

    答：我們有全鋁F-150，擁有高強度鋼框架和鋁制車身。這也是我們滿足客戶需求以及燃油經(jīng)濟性的要求采用的解決方案。