為什么要輕量化
輕量化,即保證汽車安全的前提下,盡可能的減少汽車重量。為什么汽車需要減重?見下圖:
汽車減重,伴隨著油耗和排放的降低,加速和操縱性能的提升,由于制動距離縮短,也一定程度上提升了安全性。道理其實很簡單,人太胖了,就需要減肥,才能更加靈活和健康。
輕量化材料
常見的輕量化材料分為金屬和非金屬。金屬材料主要包括高強度鋼、鋁合金、鎂合金,鈦合金等;非金屬材料包括工程塑料和復合材料等,其中就有我們即將閃亮登場的碳纖維。
比較一下幾種常見的輕量化材料,如下:
備注:比強度越高,表明達到相同強度所用材料質(zhì)量越輕;比模量越大,材料的剛性就愈大。
可以看出,碳纖維除了價格比較高以外,由于其兼具碳材料和纖維的雙重優(yōu)良特性,質(zhì)量比鋼、鎂、鈦、鋁輕,但強度和模量更高,可謂是“剛?cè)岵薄?
碳纖維
那么碳纖維究竟是什么?先來一張圖,下圖為邁凱倫MSO 12C概念車上所采用的碳纖維,很有質(zhì)感。
碳纖維,是一種含碳量在95%以上的纖維材料,由片狀石墨堆砌而成,經(jīng)碳化及石墨化處理而得到。
除了上文中提到的優(yōu)點,碳纖維還具有較好的模態(tài)(提高整車NVH性能),設計自由度大集成能力強(大量減少零件個數(shù)和裝配工序),很好的能量吸收率(提升整車碰撞吸能能力),高的震動阻尼(提高整車疲勞強度)等特點。
但同時,碳纖維也有缺點,而且還不小,就一個字,貴。其“黑色黃金”的稱號就是這么來的。
寶馬打頭陣,蘭博基尼說不?
目前市場上鋁合金的車身應占主流,很多車型如奧迪A8、捷豹XFL、特斯拉等均已采用全鋁車身。
而實現(xiàn)大規(guī)模采用碳纖維,已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化的汽車當屬寶馬,如下圖,寶馬7系730Li的車重只有1830kg,甚至比全鋁車身的奧迪A8L 30FSI還要輕90kg。
值得指出的是,碳纖維的應用是寶馬用來宣傳的一個賣點,下圖在寶馬七系B柱上標注的Carbon Core(碳纖維內(nèi)核)熠熠奪目。
其實寶馬已經(jīng)不是第一次這么干了,之前在i3電動和i8混合動力車型中,碳纖維已經(jīng)成為其車身架構(gòu)的主要材料。
在寶馬的帶領下,各大主機廠對碳纖維的應用和研發(fā)也在如火如荼地進行著。但是,在眾多車企中,卻有一家不是這樣。
據(jù)外媒報道,上周一(12月4號),曾以采用碳纖維而聞名的蘭博基尼推出了一款SUV,起名叫“URUS”,其車身重量低于5000磅,但是采用的卻是鋼和鋁兩種材料,這一突然的掉頭轉(zhuǎn)向,是特立獨行還是另有隱情?引人深思。