福特輕量化設計負責人:復合材料即將在汽車上獲得突破！

為了提高車輛燃油效率和車輛性能，制造出輕量化車型，汽車行業一直在探索新材料的開發與應用。日前，compositesmanufacturingmagazine.com就復合材料實現汽車輕量化采訪了福特技術負責人。

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 前言：近幾十年來，復合材料行業一直在尋找如何在主流汽車市場中獲得發展動力的途徑。美國環保局宣布2025年，汽車制造商要達到的燃油經濟性標準--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。

近年來復合材料的研究取得了較大的進展，且已經成功應用于寶馬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合材料的發展。去年，該公司成為了第一個生產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。最近復合材料制造業與福特汽車輕量化設計的技術的負責人David Wagner接受了外媒采訪，談一談復合材料在汽車領域的當前狀態。

問：請描述一下你作為福特汽車輕量化設計技術的領導者主要負責的工作。

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

問：你如何看待復合材料在汽車行業的現狀?

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注。碳纖維是福特GT超級跑車的基本要素。多年來汽車行業一直在致力于將碳纖維應用于小體積型特色汽車，并追求可能在大體積經典系列汽車的生產上有所突破。當然，寶馬在7系列所做的工作是我們目前關注的焦點。在研究和開發過程中，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的潛能持有什么態度呢?

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。未能實現大量生產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，還具有降低旋轉質量和轉動慣量這一額外的好處。這對駕駛的平順性，操縱和轉向都有所改進，同時還能改善加速狀態。因為它并不需要盡可能多的能量加速旋轉輪子，這也是減輕轉動部件質量帶來的額外的好處。相對于非移動部件，這也是將碳纖維應用于移動部件的原因之一。

問：那你如何看待即將應用于福特的復合材料呢?

答：福特與DowAksa(碳纖維生產研發集團)正在聯合開發低成本碳纖維。我們正在尋找可應用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：復合材料行業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合材料行業而言，現在的化學系統非常精細，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，碳纖維和玻璃的復合材料往往難以承受這一循環時間--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。對復合材料而言，這還不是其固化時間。

因此目前正在持續進行一些化學方面的工作，并且所有的樹脂公司和復合材料行業在減少部件的循環時間和固化時間方已經取得了巨大的進步。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，是否能實現大體積的生產。

問：還有什么其他挑戰是你期望復合材料行業能幫你解決的呢?

答：復合材料在高溫，低溫情況下化學穩定性的深入研究，還有就是復合材料的耐沖擊性。復合材料的表面必須在不同的環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，如復合材料座椅框架，你可能不會看到在座椅框架內傾倒制動液防凍液。對于發動機艙的任何部分，復合材料必須是能承受所有我們將預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。有很多神奇的化學反應遠遠超出了我的想象。在有機油泄露的情況下，我們不允許出現復合材料的降解。

問：您如何看待使用復合材料將對汽車行業未來五年的改變?

答：我們會看到更多的復合材料和更多的結構復合材料。現在在車輛中使用各種聚合物和塑料系統，還有填充的和未填充的內飾件及外飾件。這些非結構的或半結構類型的東西，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合材料制造汽車部件的多少。

問：除了使用復合材料，福特如何實現輕量化的目標?

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濟性的要求采用的解決方案。

原文鏈接：Q&A with Ford's David Wagner on composites in the automotive industry.