碳纤维：在汽车制造中使用高科技材料

碳是用于汽车制造的材料之一，其重要性只会在未来增加。设计师们喜欢它的每一个方面：在内饰或作为附加部件、纯碳、部分碳纤维或汽车的碳纤维包装——这种深色材料同时散发出优雅和运动感。工程师们对碳同样充满热情，因为它保证了高强度和刚性以及低比重。然而，它确实需要一个费力的生产过程。因此，它既美丽又有价值——这使得碳成为高科技材料的黑金。在这里找到有关这种珍贵材料的所有信息。

关于碳的快速事实

碳质轻而坚硬。
碳纤维提供独特的外观。

什么是碳纤维？

当我们谈论汽车制造中的碳纤维时，主要指的是碳纤维增强聚合物（CFRP）。这是复合材料的一个例子，旨在结合构成它的各个组件的积极特性。在本文的其余部分，为了简单起见，我们将使用术语碳纤维。

碳纤维如何以及在哪里用于汽车制造？

碳纤维对于需要稳定和轻量化的部件非常理想，例如用于汽车工程。这就是为什么碳纤维被用于航空航天工程，以及飞机，船只和自行车的制造。在汽车制造中，碳纤维与之前的许多材料一样，已经找到了从赛车到大规模生产的方式。由于节省的每一盎司重量在赛车运动中都很重要，因此轻质结构是开发赛车的基本前提之一。

碳纤维是如何制成的？

碳纤维是一种用于汽车制造的碳复合材料 - 用于附加部件，如BMW M性能部件或整个碳纤维底盘元件。制造原料是碳纤维和由称为基体的热固性塑料制成的支撑结构。这可以由各种材料制成，例如合成树脂。矩阵用于连接光纤并填充它们之间的空间。由于合成树脂在室温下长时间后开始交联，因此将其缠绕在-0.4°F（-18°C）的线圈上。在下一步加工前一天左右将其加热至室温。碳纤维本身非常薄——它们的宽度通常只有人类头发宽度的十分之一。纤维的铺设方向对稳定性至关重要：碳结构仅在纤维方向上非常刚性。在结构部件的下一步中，大约50，000根这些单独的细丝被组合成称为粗纱的纤维束并卷起。对于可见的碳元素，大约有 3，000 根细丝。然后使用粗纱制造具有不同纤维取向的扁平纺织品，以实现各个方向的刚性。当一个放在另一个之上时，它们形成堆叠。

这些又被放入模具中，然后“烘烤”。在这个被称为高压釜步骤的工艺步骤中，热固性基质在248°F（120°C）下硬化，高压，持续时间约为两个小时。树脂交联，使组件具有最终形状。结果是碳纤维汽车部件可以根据需要连接在一起形成更大的元件（车身元件）。然后用清漆涂上可见部件 - 这确保了碳形式的特征结构保持可见，同时保护了材料。可见的碳部件主要由手工制造，这是一个耗时的过程。生产单个组件可能需要一整天的时间。准备、切割、高压釜固化、脱模、铣削、上漆——这些都需要时间。但是，它们也保证了极高的质量和排他性。

碳纤维有哪些特性？

碳纤维的特点是具有许多积极的特性，使其与其他材料区分开来。它的优点之一是高刚性。碳纤维材料的结构非常稳定。碳纤维汽车零件能够吸收大量的冲击能量。这意味着，在正确的地方使用碳纤维有助于提高车辆安全性。碳的另一个优点是其低比重。由铝制成的车身部件是最重要的轻金属之一，其重量比碳制成的相应元件重 20% 至 30%，在钢的情况下，这一比例可以增加到 50%。更轻的重量意味着更少的燃料或电力使用，从而更好的碳足迹。或者，通过使用碳纤维，可以进一步提高运动型车辆的性能特性。原因很简单：更轻意味着更快。碳纤维的其他优点包括能够生产几乎任何所需形状的零件，耐腐蚀性，因此使用寿命长，热膨胀低，以及持久的耐温性和疲劳强度。这些特性超过了碳生产是劳动密集型的缺点——碳纤维的成本随着数量的增加和创新的推进而下降。总而言之，除了碳纤维之外，没有其他材料可以以如此减轻重量的方式使用，同时提供这些机械性能。最重要的是，例如，宝马M性能部件在可见碳中所示，碳纤维提供了独特的外观。