据外媒报道, 太平洋西北国家实验室 (Pacific Northwest National Laboratory, PNNL) 的研究人员正在研发一款预见性软件工具, 旨在预判其材料结构并降低碳纤维材料的生产成本.
多家车企积极致力于提升车辆的燃油经济性. 据美国能源部透露, 轻量化或许是一条可行的途径. 若将车重减轻10%, 车辆的燃油经济性就能提升6%-8%.
碳纤维无疑是最有前景的一款轻量化材料, 许多车企希望用其替代车用钢材. 相较于传统材料, 碳纤维不仅分量轻, 还能提供更高的设计自由度, 打造各种外观与结构.
然而, 碳纤维复合材料仍面临诸多挑战. PNNL的材料科学家兼研究组负责人Leonard Fifield博士正致力于解决研发可预见性工程设计工具, 欲利用该工具设计新款经济型轻量化车用复合材料.
该研发团队汇集了丰田, PlastiComp, Autodesk, 伊利诺伊大学, 普渡大学, Virginia Tech等多家机构的专业人士. 该团队创建了多款软件工具, 可成功预判复杂碳纤维热塑零部件的纤维取向 (fiber orientation) 及长度分布 (length distribution) .
该工具使车企及零部件设计师门能够更快地体验和探索新的产品设计理念. 研发人员将模拟软件对碳纤维材料作出的属性预判与纤维模压 (molded fibers) 的测试结果进行比对, 从而验证软件及建模的精确性. 他们发现, 该软件对纤维长度的分布预判结果极高, 对纤维取向的预判精度也高达88%.
PNNL发现, 碳纤维增强聚合物基复合材料 (carbon fiber reinforced polymer composite) 技术或能为车身减重20%以上. 然而, 相较于钢材, 该材料的生产成本是前者的10多倍.
研究人员目前致力于降低碳纤维成本, 从而缩减生产周期并降低碳纤维增强聚合物基复合材料的生产成本. 若采用该款预见性软件, 或将大幅降低生产成本, 为未来车用碳纤维材料的应用奠定基础. 此外, 研究人员还需要提升该款预见性软件工具的性能.
