碳纖尼龍增強材料如何助力汽車制造！

      在之前的軍事類碳纖尼龍增強材料的文章，最后有一張由3D碳纖尼龍制造的汽車腳踏板的應用圖片，這引起了一些觀眾的反饋，這次我們好好探究下碳纖尼龍增強如何幫助汽車民用這一重要支柱產業的。

圖為：3D制造的尼龍碳纖材料的汽車零件

  首先，我們得了解目前汽車發展的方向。目前汽車主要有2大發展目標：智能化和節能減排。智能化主要借助AI、神經網絡引擎、5G技術這里暫時不做贅述。而節能減排這個大目標又可以細分為：清潔能源、輕量化、發動機、傳動系統熱效率、機械結構優化、減少風阻和路阻。以現有電動車為代表的新能源車，受制于電池儲存技術暫時未有重大突破，只能通過壘砌大電池組來緩解續航問題。提高內燃機熱效率近十年來也突破，從30%到40%也付出巨大人力財力研究。風阻和路阻也基本難以近期有重大突破。所以現在和未來一段時間是主要看汽車輕量化。

輕量化兩大要素

1、材料：在沒有找到汽車用鋼合適的替代材料時，只有寄希望于汽車結構的優化或鋼材性能的提高上。但鋼材的比重是無法逾越的天敵。故成效不大。尋找最佳的鋼材替代材料是汽車界有史以來始終孜孜以求的目標。

2、部件設計：模塊化、整體化的設計，可以大大節省連接件的數量和重量。

使用一體成型零件大大提升制造效率、減少開模費用

通過碳纖尼龍復合材料解決材料問題，通過大尺寸SLS尼龍燒結設備如TPM3D的S600解決整體化、模塊化和拓撲優化的制造問題，無疑是一條可行的思路。

  正是看到這點，如新一代寶馬7系列中有三十多種零部件使用了碳纖維復合材料（CFRP），分別有：車身、底盤、車頂、車門、頭蓋、引擎蓋、尾翼、壓尾翼、中控臺、裝飾條、儀表盤、傳動軸、特殊動力傳動系統、座椅、座椅套墊、前擴散器、尾擾流板、后擴散器、后視鏡外殼、懸掛臂、前唇、側裙、側格柵、車用箱包、導流罩、A柱、遮陽罩、散熱器面罩、側護板、低位踏板、副保險杠等外部和車身、內飾和外飾配件等系統。這些應用等于在節能減排的4個方面中，涉及到了輕量化、發動機和傳動系統熱效率和機械結構優化、減少風阻和路阻的三個方面。

圖為：正在安裝碳釬維復合材料材料的寶馬生產線

寶馬全碳纖復合材料輪轂的比一般鋁合金輪轂輕35%，這將大大較少車輪的轉動慣量（業內普遍共識：車輪1減重公斤約等于車身10公斤）

圖為：福特野馬的類似輪轂

在美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）用熔融沉積制造技術將碳素纖維顆粒打印成一體式汽車底盤。剛度、強度分別提高了5-7倍與3倍不但提高零件的屬性，還減少了加工時間。這說明美國政府也十分注重這項材料和3D打印技術對于汽車行業的作用。

不少賽車也用上3D打印的尼龍碳纖材料（尼龍12+cf）用于提高比賽成績

總結，未來汽車一定可以在尼龍碳纖材料幫助下完成這些目標：

行駛安全化：強度為鋼及塑料的200%及400% 撞擊吸收能量4倍于鋼；

節能資源化：最適合抵償新能源汽車能源部分帶來的增重；

零件壽命化：高強高模、耐高溫、抗蠕變、耐疲勞、防腐；

環境人性化：質輕、轉動慣性小，低噪音、阻尼震動，舒適度高；

環保清潔化：廢氣排放銳減自潤滑性免加潤滑劑；

車體輕量化：比鋼及塑料輕300-400%及30~40%；

車型個體化：加工性良好易形成多種外型。

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