碳纤维：飞行汽车的“幕后英雄”

按照低碳要求，汽车轻量化成为趋势，作为主力军之一的碳纤维汽车，逐渐进入大众视野。

碳纤维材料在汽车上的应用能起到轻量化的作用，而若要量产还面临着成本和技术两大难题。碳纤维材料汽车零部件开发及成型的各个环节，从材料选择、工艺推荐到最终的批量生产都有个比较高的技术壁垒。

助力汽车“飞”起来

2021年11月5日，在第四届中国国际进口博览会上，小鹏汇天展出的一款飞行汽车旅航者X2以前卫的理念和酷炫的造型，让参观者们举起手机，争相与它合影留念。

这款纯电动力飞行器整机重量为560千克，机身部分由100多个碳纤维零件制成，重量仅为85千克。业内人士感叹，汽车要能“飞”起来，关键要“轻”。负责联合设计开发和独家承制这些碳纤维零件的“幕后英雄”是HRC（中国恒瑞）。作为全球领先的复合材料综合解决方案提供商，HRC专注于轻量化高性能碳纤维零部件的研发、工程设计及工业化量产。

新年伊始，HRC举行了技术开放日活动。步入HRC的展厅，“黑科技”迎面而来。提起那些看似普通、笨重的汽车零部件，大家直呼分量太轻了。

HRC汽车事业部总经理骆涛介绍说：碳纤维密度小，比钢结构减重50%，比镁和铝合金结构减重30%；碳纤维的碰撞吸能效率是钢的6至7倍、铝的3至4倍。因此，碳纤维这种强度高而密度低的复合材料成为车企的不二选择。

近年来，随着我国汽车制造行业对环保节能要求的不断提高，汽车轻量化逐渐成为发展趋势。对于燃油车而言，轻量化有助于节能减排。汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%。对于新能源汽车而言，轻量化可以提升续航里程。研究表明，若新能源汽车减重100kg，续航里程将提升10%-11%，同时降低20%的电池成本和日常损耗成本。

除了轻量化这一不言而喻的优势外，碳纤维汽车零部件还能提高汽车的各种性能，如安全性能、驾驶性能、减震性能、疲劳耐久性能、耐候性能；由于碳纤维材料可设计性好，可将汽车零部件集成设计，简化装配；增加产品美感，提高产品的差异化竞争力，提升产品附加值。

去年5月，在法国举行的JEC WORLD复合材料展览会上，HRC采用天然纤维高科技材料制造的后保险杠下饰板作为未来产品代表，入选JEC INNOVATION PLANET创新星球展示区。这款下饰板减重40%，重量仅为0.5kg，不仅质量轻、强度高，而且结构精巧、加工简易、安装快捷，实现低碳环保。

量产从降低制造成本做起

一种材料的广泛应用，不是由单一优点决定的，而是由无数短板决定的。要想摆脱“短板效应”，凸显碳纤维复合材料的优势，还需寻找适用于汽车行业的最佳模式。

轻量化策略由轻量化性价比决定。轻量化率低时，成本代价较小。如果要实现高轻量化率，则需要依靠材料的替换，因此会付出高昂的代价。碳纤维等同于轻质，但成本高昂也是业界对于碳纤维能否在汽车轻量化领域大规模应用的最大争议点。

从材料单价来看，碳纤维的确贵，但如果从综合成本及汽车全生命周期使用成本角度来看，可能并非如此。以汽车底盘件为例，把底盘中最重的那部分材料替换成碳纤维，原来是18个焊接和铆接的零部件，经过方案优化后，减少到两个零部件，底盘部分减重55%，整个工序减少了十几道。工序上的简化，使得整体汽车制造成本没有增长太多。

有了经济批量，产品成本自然下降。碳纤维产品量产有两个最大的成本，一个是材料本身的成本，另一个就是制造成本。作为碳纤维零部件供应商，要把制造成本降下来，满足主机厂既要轻，又要高性能，还要低成本的需求，找到三者之间的平衡点。

为了降低制造成本，HRC收购了英国复合材料工程设计公司 Engenuity英智迪，建立了中国最大的复合材料量产成型技术研发中心ACTC。ACTC由HRC联手欧洲最大的应用科研机构弗劳恩霍夫化学技术研究院共同打造，由中德专家领衔的高度专业化团队提供从复合材料原材料选择到测试验证等一站式的量产前研发服务。

由ACTC研发的热塑性复合材料自动化成型技术成型周期短，生产效率高，并且可以在产品中注塑成型一些装配结构，避免像热固性材料那样，在模压成型后还需要进行胶结安装。此工艺简化了产品的装配工序，并提高了装配结构的位置精度。

在中国本土的碳纤维汽车零部件供应领域，HRC占据了最大的市场份额。目前，HRC与吉利、比亚迪、广汽、长城、长安、上汽等主机厂建立了合作，不少项目已经进入量产阶段或即将开始量产。

如今，碳纤维复合材料在汽车行业的应用范围不断扩大，目前已从100万元以上车型拓展到30万～40万元车型。未来，汽车碳纤维复合材料将会是一个千亿元级的市场。