干貨丨汽車用碳纖維復材的反思
碳纖維復合材料優點不用多說，大家對碳纖維復合材料一直寄予厚望，尤其是碳纖維復材在航空航天領域獲得巨大成功，人們逐漸對碳纖維在工業領域的應用充滿信心。這幾年快速發展的汽車輕量化的應用，是關注的焦點，人們期望在汽車，尤其是新能源汽車上大范圍應用復合材料，希望以塑代鋼，來達到減輕汽車總重量的目的，終目標則是節能減排。另外還有軌道交通，包括高鐵、地鐵以及即將面世的磁懸浮列車，也是碳纖維復合材料潛在的巨大市場。
航空航天領域的巨大成功給了我們很多借鑒，于是目前主流觀點是在工業領域也需沿用航空航天領域應用的路線圖，即從非承力力部件到次承力部件再到主承力部件，逐步擴展。可是推了這么多年，汽車輕量化的應用并沒有達到我們的預期，反而寶馬公司逐漸退出了i3和i8車型中使用碳纖維的戰略。
這一結果讓我們大失所望，事情逐漸脫離了我們預想的軌道。包括我本人之前在中車做軌道交通輕量化，內部開會發展思路也是按照航空航天走過的路線來實施，從非承力部件到次承力部件再到主承力部件逐步應用復材。突然有一天跟一個車廠技術負責人聊碳纖維復合材料在汽車輕量化里面的應用，當我談減重效果的時候，他在談成本談批量化生產，我逐漸意識到我們之間的思路差別是如此之大，我給他算的經濟賬他并不認可。
于是，我想我們的碳纖維在工業領域應用的路線圖是不是找錯了參考點。從非承力部件到次承力部件再到主承力部件這樣一個發展路線，適用于航空航天領域，但并不適用于工業領域。
先，航空航天領域屬于半軍工性質，它對部件的成本考量不是主要的因素，安全性、可靠性才是它考量的要素。所以在航空航天領域，碳纖維復材先要從安全性要求并不是太高的非承力部件切入，積累了大量工程經驗以后，才開始逐漸擴展到次承力部件，后應用在結構主框架上。
但是對于汽車和軌道交通而言，對成本的控制相對來說比較敏感，換句話說就是更關注性價比。汽車領域經歷了一百多年的發展，車廠對成本的控制已經形成了固定的思維，就是向效率要效益。一款車型的開發，需要大量供應商協同配合，在生產效率上追求極致。但是復合材料生產工藝無法滿足高效率的生產，即使近幾年發展迅猛的HP-RTM工藝，將部件生產節拍提高到4分鐘一個件，也遠遠達不到要求。
其次，就減重效果來講，航空航天減重1公斤所獲得的效益，遠遠大于汽車和軌道交通，所以航空航天領域在非承力部件中減重與在主承力部件中減重沒有什么明顯的區別。而對于汽車和軌道交通而言，若非可以實現大規模減重，減重很少的量沒有什么吸引力，更沒有什么大的效益，所以性價比不是很高。
所以，對于碳纖維復合材料在工業領域中的應用，是不是佳的切入點應是主承力部件？尤其是那些靠重量堆積出來強度的部件？碳纖維復合材料不但在密度上低于鋼鐵材料，而且復合材料可設計性、可以一次成型復雜結構、控制精細化將是非常大的優勢。根據主承力部件所承受的載荷，有目的的設計該部件在各個方向上的強度和剛度，從而達到性能高，所用材料少的目的。
從這一點來講，碳纖維復合材料在航空航天領域的應用與汽車和軌道交通領域的側重點、關注點不同。這就需要生產企業和設計人員，在商業和技術上，轉變思路，重新審視應用路線。我們可以借鑒航空航天領域應用的經驗與教訓，找準碳纖維復材推廣到工業領域應用的切入點，達到可接受的性價比，使工業產品更新換代。
