碳纤维车身资料.docx

1、 项目简介2、申请理由3、项目方案4、项目进度安排5、项目经费使用计划可软可硬的碳纤维既然是纤维织物材料，所以碳纤维可以被纺织成碳纤维布来从线变成面，同时保持着超轻、柔软、耐拉的特性，可是它如何变成坚硬的车体组件的呢?柔软的碳纤维布从纸般柔软到钢铁般强硬的质变过程，通过在模具中按纤维方向交错叠放碳纤维布，利用环氧树脂粘接剂将多层切割好的碳纤维布逐层站在一起，这一过程需要用5到10层甚至更多蹭薄如蝉翼的碳纤维布，粘合成加厚版碳纤维布。这时它的柔韧性已经非常的差，几乎跟刚性材料差不多。其原理就如同将一页纸完全粘贴成一叠厚厚的纸堆，纸堆就会变得坚固。粘接好的半成品之后再采利用高温高压烤箱来使粘合后的体积进一步压缩、强化，最终出炉的将是组件的成品毛坯，进过去毛边、打磨、抛光等工序，亮闪闪的车身组件就加工好了。这一过程看似简单，但是其中碳纤维布的成本以及工序成本，仍然使这一工艺无法大规模应用，所生产的产品也是异常昂贵。全碳自行车架全碳车身的帕加尼Zonda R超级跑车帕加尼Zonda Cinques的碳纤维花纹完全不用车漆来修饰摸上去手感与塑料差不多，却有着钢铁一般强度和韧性的碳纤维组件，不仅能够帮助整车有效减重，更由于其昂贵的特性而变成奢华的象征。以法拉利、兰博基尼、帕加尼等为代表的意大利超级跑车想必大家非常熟悉，为了追求轻量化，由于制造过程几乎不计成本，所以在车上大规模应用碳纤维组件甚至整车使用碳纤维材料完全不是难题。碳纤维汽车组件轻量化程度之高爱恨交加的碳纤维说到爱恨交加，这是因为在F1方程式赛车领域，全车碳纤维已不是新鲜的技术。分秒必争的激烈竞争以及日益严苛的比赛规则强迫各大车队去重视碳纤维技术的应用，可能出了动力系统之外余下的组件能用碳纤维实现的都已经实现。赛车史上最令人扼腕惋惜的塞纳也正是由于在事故时，坚硬的碳纤维组件(一说是车轴)刺破了塞纳的头盔导致他当场离世。2007年库比卡的惊魂一撞。时过境迁，经过精密计算和加工的单体壳车体，能够满足F1方程式赛车在极端碰撞下不变形的技术要求，喜欢看F1的车迷朋友肯定会记得2007年加拿大站库比卡的赛车以超过300km/h的速度撞到防护墙，赛车被弹到空中掉落翻滚在赛道的另一头从，赛车基本粉碎，可是座舱保持完好，车内的库比卡事后检查只是扭伤了脚踝，竟然没耽误下一次的比赛。奔驰SLR McLaren的碳纤维车体最前端的部分就是碳纤维溃缩柱在民用汽车领域，奔驰尝试应用碳纤维材料作为溃缩区域，首先在SLR McLaren上得到了应用。呈尖塔状的碳纤维溃缩柱由无数根粗壮的碳纤维经过编织而成，虽然结构依旧无比坚硬，但是在设计上让它能够在正面碰撞时破碎成无数细小的碎片，来吸收大量的能量，并且碎片不会对人造成伤害，这一点非常类似于汽车钢化玻璃的破碎原理。宝马已经开始尝试全碳车体在小型车上的应用只是相对于金属材料的可回收、可修复性来说，碳纤维的溃缩柱是一次性产品，高昂的价格让它目前只能应用在超级跑车领域。人人买得起的碳纤维目前碳纤维材料在民用量产汽车，尤其是中档产品应用也十分广泛，很多厂商也已经开始提供碳纤维材料的小组件，如后视镜壳、内饰门板、门把手、排挡杆、赛车座椅、空气套件等，同时可以原装位安装到发动机舱的风箱、进气歧管等碳纤维改装件也是品种繁多。碳纤维传动轴碳纤维汽车座椅因此，碳纤维材料在汽车领域的应用越来越多也越来越广泛，相信在不久的未来，汽车排放越来越“低碳”，而汽车本身则会越来越“高碳”。不同于许多高级品牌打造性能跑车时，采用单体式碳纤维架构，宝马 i乃是以组件方式来架构完成车体，毕竟其所着眼处，在于能够让宝马 i车款同步具有轻量高刚性与易於修复的产品优势。宝马甚至积极购入上游碳纤维工厂股份，就是要进一步掌握制程与降低成本开销，同步也要将碳纤维科技，大量运用在宝马量产车款上。而最直接也最完整的碳纤维技术呈现，就是新一代轿车旗舰的7系。事实上，宝马在2014年的Innovation Days活动中，就已经宣布要将碳纤维技术大量导入一般量产市场中，当时宣布首先要量产的，就是碳纤维轮圈，毕竟宝马已经投资超过6亿欧元的资金，自然要让碳纤维技术发挥得更淋漓尽致。除了碳纤维轮圈之外，宝马当时也表示将着墨于其他如方向盘等车辆部件上，而新一代7系的车体架构，就是另一项碳纤维技术的运用。如此之设计，简单来说，就是能透过高刚性、轻量化的特质，减少钢材或铝材的材积，兼顾车体刚性之余，也在减重后获得更优异的性能与效能演出。从车体结构中，也不难看到宝马i车系上，优异的碳纤维科技之运用；而从7系的碳纤维科技运用来看，很可能下一世代的宝马底盘，设计时就会以碳纤维材质为主，而钢材与铝等其他金属材质，则是用以辅助之设计搭配，届时，宝马车款也将会拥有更优异的性能与效能展现。科技日报讯 （记者李丽云）碳纤维是新材料界的宠儿，有“黑色黄金”之称，多年来我国高性能碳纤维依赖进口。如今，这一局面被黑龙江省碳纤维复合材料龙头企业、哈尔滨天顺化工科技开发有限公司打破。日前，由该公司承担的黑龙江省科技攻关重大项目“T700级碳纤维碳化中试生产线及工艺研究”，通过了黑龙江省科技厅组织的专家鉴定。由我国复合材料学会理事长杜善义院士为主任委员的鉴定委员会认为，天顺公司以自主研制生产的碳纤维原丝为原料，经过工艺优化，所研发的具有完全自主知识产权的碳纤维生产工艺及装备技术达到国际先进水平，其产品可替代进口。专家表示，碳纤维的强度是铝合金的10倍，而密度仅为其一半，在国防、航空航天、海洋工程、节能汽车等领域有着大量需求。但生产碳纤维需要经过30道工序，哪一道工序差了分毫都达不到使用要求。该项目经过5年艰苦卓绝的创新攻关，终于突破高性能碳纤维生产的关键技术。据该公司总经理孟凡钧介绍，该项目采用独特的纺丝工艺、DMSO溶剂回收技术、精密的碳化生产技术及先进的废水处理技术，质量稳定，生产成本低，环境污染小，生产中废水排放少，生产成本可控制在每公斤200元以内，接近国际先进企业的生产成本，而当前国内成本大多在每公斤1000元3000元不等。解决了国产高性能碳纤维生产成本高、质量不稳定这两个关键瓶颈问题，提高了我国碳纤维的国际竞争力。碳纤维复合材料真的是未来汽车最好的材料选择吗？这是一个很开放的问题，若说是，未来的发展谁又能说清楚呢？就像谁能想到巴西在7分钟内被德意志战车连灌4球，颠覆了几代球迷的足球观。若说不是，那么当今世界知名车厂都在积极部署碳纤维的研究与产业，难道都在打糊涂牌吗？本文姑且抛砖引玉，梳理一下碳纤维复合材料在汽车工业中的优缺点及应用现状，希望能引发大家展开一场开放性的讨论。这是一个市场经济的年代，无论讨论任何产业问题，归根结底就是在算一笔经济账。因此选题的核心就是碳纤维材料的使用是否能让未来汽车具备更合理的成本、利润竞争力。为了研究这个问题，我们来逐步展开分析。首先，我们应该知道碳纤维复合材料究竟是什么？碳纤维复合材料（CFRP）是由作为增强材料的碳纤维和作为基体材料的树脂组成（可以看成为1+1）。而一般复合材料的性能是优于其组分材料性能的，并且产生了一些原有组分材料所没有的性能（可以理解为1+12）。既然碳纤维复合材料有可能作为未来汽车的备选材料之一，那么它究竟能给汽车带来哪些令人惊喜的好处呢？为了让大家更好地理解，我们先来聊聊一个工业史上的大家伙Boing787梦想飞机，通过纵向类比，引出两个核心意义。首先，汽车工业上常用的碳纤维增强树脂基复合材料的密度为1.5-2.0g/立方厘米，这只有普通碳钢的1/4-1/5，比常用的铝合金还要轻1/3左右，但碳纤维复合材料的机械性能优于金属材料，其抗拉强度高于钢材3-4倍，刚度高于钢材2-3倍。使用碳纤维材料，在减轻车身质量的同时，也可使得功率需求更小，进而采用更小驱动引擎和悬挂装置，通过减少动能而减少冲击危险，这种螺旋迭代式的结果将使得车身质量进一步减轻。因此，用碳纤维复合材料替换原来的钢制件，其轻量化效果明显。（前面说到，Boing787的机翼，因为使用了碳纤维复合材料，所以能够设计出阻力非常小的机翼，要知道，使用传统的材料和工艺，是几乎不可能制造出形如Boing787类似机翼的。因此可以看出，碳纤维复合材料可以根据不同的用途要求，灵活地进行产品设计，根据产品结构受力情况，通过调整纤维的种类、含量，铺层方向和顺序，在一定范围内满足结构设计中对材料强度、弹性和方向性的要求。例如，受有内压的薄壁圆管，已知纵向截面上的应力为横向截面上应力的两倍，因此，可以使用2：1的经纬交织纤维，使环向强度为轴向强度的两倍，从而获得具有相同强度储备的结构，且大大降低了结构重量。在传统的金属材料中，由于各项同性，往往满足了最大受力方向的技术要求后另一方向的强度就会过剩，这无疑又增加了结构的重量。）汽车，尤其是跑车在设计时往往需要考虑空气阻力最小的外形，同时兼顾美观性。在传统的钢制薄板冲压成型时由于工艺的原因导致外形和结构有一定局限性，而采用复合材料成型则是可以不受约束地制作出各种满足空气动力学原理及美观需求的外形曲面。当然，除了有利于减轻车身重量并具备优良的可设计性外，碳纤维复合材料还有一些独有的优点，例如良好的耐冲击性和耐腐蚀性。这样的性能使得汽车零部件具有较长的使用寿命和极低的维修费用。奔驰公司的SLR Mclaren同样也尝试了全碳纤维材料的应用，其车身呈现尖塔状的碳纤维溃缩柱由无数根粗壮的碳纤维经过编织而成，虽然结构依然无比坚硬，但是它能够在正面碰撞时破碎成无数细小的碎片，来吸收大量的撞击能量（据估计相当于钢结构可吸收能量的4倍），并且碎片不会对乘客造成伤害，这一点非常类似于汽车钢化玻璃破碎的原理。我们前面讨论的都是碳纤维复合材料的优异性能，然而，事有两面，目前主要的弊端是难以提供质量稳定，能够满足汽车部件力学强度需要的低成本碳纤维材料；再者，还需要研发能够批量制备复杂形状的高性能汽车部件碳纤维复合材料成型技术。目前我们国内在碳纤维复合材料的基础研究及成型技术等实际应用上总体落后于国外，大部分碳纤维原丝及织物都依赖进口。此外，碳纤维基本上不可降解，不可重复使用，而且根据丰田汽车的一项研究表明，碳纤维在生产过程中需要排放更多的二氧化碳，并会产生大量的废气污水，同时碳纤维的生产过程极易对工人造成各种呼吸道和皮肤危害，所以该材料是否环保还有待论证。这些因素，我们都可以将其折算成为整个生产环节上的成本附加值。写在最后其实，用户真的很在乎汽车究竟使用的是传统铝合金等金属材料还是碳纤维复合材料吗？最终,车身的轻质高强和优良的可设计性很大程度上是通过油耗这一经济指标反馈到用户体验上的。因此，在讨论碳纤维复合材料是否是未来汽车最好的材料选择时，用户与车厂不光会考虑碳纤维复合材料的先进性能，还会考察在考虑汽车的全生命周期下（从产品的设计、制造、环境处理到用户用车至退役的全过程），使用碳纤维所造成的额外成本与今后的油耗等经济效益相比是否划得来，如果这个差距逐渐减少且最终趋于合理，那么我们又有什么理由去拒绝新材料、新技术给生活带来的全新体验呢？与历代BMW 7系一样，全新一代BMW 7系引领着豪华轿车的创新方向，配备如全球首创的智能触控钥匙、开辟人机交互新时代的手势控制系统、再次推动灯光革命的智能激光大灯等开创性科技。而全新BMW 7系上首次实现量产的碳纤维、钢、铝智能轻量化车身结构，更被视为汽车产品设计和制造的一次科技飞跃，将这种原本属于航空航天领域的顶尖科技实现大规模量产，展现了宝马集团在智能轻量化结构领域的科技优势，也体现了未来车型研发的一种趋势。Carbon Core高强度碳纤维内核 ， 更高效 更安全纵观整个汽车行业，曾经有一段历史，车身尺寸不断变大、科技装备不断增加，车身重量一代重于一代，油耗也随之水涨船高。而追求“纯粹驾驶乐趣”的宝马品牌始终重视动力的高效发展，不断将汽车运动领域的成果引入量产车领域，以大量创新，在实现动力提升的同时有效抑制油耗上升。2002年宝马提出高效动力策略，逐步实现耗油量和排放量显著降低，而性能和驾驶乐趣则大幅提高。2011年，BMW正式发布出行新纪元的BMW i子品牌，车身使用轻重量、高强度的碳纤维增强复合材料制造，预示着豪华汽车将进入“碳纤维”时代。如今，全新BMW 7系基于BMW i的碳纤维车身科技打造了Carbon Core高强度碳纤维内核，使得面向未来的碳纤维科技扩展至BMW品牌核心车型上。碳纤维增强复合材料有着绝佳的物理特性：比铝轻30%、比钢轻50%，强度却是钢的7至9倍，最早用于航空、航天、军工等科技高精尖领域。在全新BMW 7系的车体框架中，碳纤维增强复合材料被用于加固车顶横梁结构以及B柱和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系最大减重达130公斤，成为大型豪华汽车市场智能轻量化结构的领导者。全新BMW 7系为实现非凡的驾驶乐趣打下了更好的基础：通过整体的智能轻量化结构设计，降低了车辆重心，并使前后车桥载荷以50 : 50的比例完美分配，使得这款大型豪华轿车拥有更加优异的操控表现，进一步扩大了其在动态驾驶性能领域的优势地位。全新BMW 7系通过创新的智能轻量化科技解决了动力与油耗、豪华与节能之间的传统矛盾，驾驶性能与平均油耗要显著优于同级别的竞争车型。以全新BMW 740 Li为例，相比上一代车型百公里综合油耗降低16.7%，低至每百公里7.0升，显著低于同级车型。同时，全新BMW 740 Li加速性能进一步提升，从静止加速至100公里/小时仅为5.6秒，同样傲视群雄。此外，采用BMW eDrive科技的全新BMW 7系插电式混合动力车型也将首次进入大型豪华轿车细分市场。全新BMW 740 Le的综合耗油量仅为2.1升/100公里，创细分市场油耗新低。全新BMW 7系的创新车身结构和智能轻量化设计理念，在优化车辆重量以及提升乘客舱强度与刚度方面都取得了重大进步。增强型碳纤维复合材料的固有强度能够适应苛刻的安全要求，它的使用显著优化了全新BMW 7系的车身刚性，对于那些需要承受较大压力的车身部件效果则尤为明显。以B柱为例，在碰撞中，经过增强型碳纤维复合材料加固的B柱不会因为冲击而变形，相反地，高强度钢和增强型碳纤维复合材料的相互作用会分散冲击力，提升了车辆的安全性能。宝马集团引领汽车产业碳纤维科技发展潮流宝马集团凭借十多年的深入研究以及工艺、材料、设备和工具的优化，以及在量产车中使用碳纤维增强复合材料（CFRP）积累的经验，成为目前唯一掌握在大规模生产中使用碳纤维增强复合材料（CFRP）科技的汽车制造商，车用碳纤维的年产能将达到9000吨，在这一领域具有绝对优势。全新BMW 7系的智能轻量化车身结构集当今最前沿的材料科技于一身，其制造过程极具难度。在全新BMW 7系生产过程中，宝马集团从BMW i车型的研发和