是什么限制了碳纤维在汽车制造中的使用？

投稿专栏 • 2022年10月28日 08:10 • 阅读 5928

在汽车工业中部署碳纤维的主要限制是成本。碳纤维（无论使用何种原料）的价格为 10-15 美元/磅，对于航空航天应用来说甚至更高（大多数火箭和几架新一代飞机使用 50% 以上的部件由碳纤维复合材料制成），具体取决于它们的特性。作为参考，铝目前的价格为 2 美元/磅，而钢的价格为 0.50 美元/磅）。理想情况下，碳纤维需要同样便宜：然而，每磅成本并不是唯一的衡量标准。由于与金属相比具有较高的强度重量比，您可以使用更少的 CF 来为较重的金属部件实现相同的性能。

如果成本与金属相当，您可以在汽车中需要结构强度的任何地方部署 CF，从底盘到结构元件（车顶、车门）和外板。

原则上，您还可以制造轮辋、座椅框架——我们目前使用的任何金属部件。您还可以更换和重新设计塑料组件，使其既具有结构性又具有美学功能。当然，这不仅仅是为了营销：CF 将始终比金属更轻、更坚固，在高耐腐蚀性方面具有额外的优势，因此对特定油漆和处理的需求较少。BMW i3 是为数不多的配备 CF 复合材料车架的量产车之一，车架完全裸露且未上漆。

最终，CF 汽车会更轻（一些估计会导致 30-40%），这可能会导致更小的发动机，或者对于电动汽车来说，电池组更小更轻，最终会带来更大的节省。不幸的是，如此大规模的部署成本仍然太高（即使是 3 美元/磅）。然而，在这个成本范围内，可以预见到比我们现在在超级跑车中看到的更重要的部件，例如底盘、车顶和重型系统支撑（动力总成、悬架等）的部件。，目前使用钛和铝的地方。

即使在这种有限的部署中，CF 也可以提供显着的重量重新分配优势。例如，汽车（车顶）高处的轻质部件降低了重心，提供了更好、更安全的操控性。