據外媒報道, 太平洋西北國家實驗室 (Pacific Northwest National Laboratory, PNNL) 的研究人員正在研發一款預見性軟體工具, 旨在預判其材料結構並降低碳纖維材料的生產成本.
多家車企積極致力於提升車輛的燃油經濟性. 據美國能源部透露, 輕量化或許是一條可行的途徑. 若將車重減輕10%, 車輛的燃油經濟性就能提升6%-8%.
碳纖維無疑是最有前景的一款輕量化材料, 許多車企希望用其替代車用鋼材. 相較於傳統材料, 碳纖維不僅分量輕, 還能提供更高的設計自由度, 打造各種外觀與結構.
然而, 碳纖維複合材料仍面臨諸多挑戰. PNNL的材料科學家兼研究組負責人Leonard Fifield博士正致力於解決研發可預見性工程設計工具, 欲利用該工具設計新款經濟型輕量化車用複合材料.
該研發團隊彙集了豐田, PlastiComp, Autodesk, 伊利諾大學, 普渡大學, Virginia Tech等多家機構的專業人士. 該團隊建立了多款軟體工具, 可成功預判複雜碳纖維熱塑零部件的纖維取向 (fiber orientation) 及長度分布 (length distribution) .
該工具使車企及零部件設計師門能夠更快地體驗和探索新的產品設計理念. 研發人員將類比軟體對碳纖維材料作出的屬性預判與纖維模壓 (molded fibers) 的測試結果進行比對, 從而驗證軟體及建模的精確性. 他們發現, 該軟體對纖維長度的分布預判結果極高, 對纖維取向的預判精度也高達88%.
PNNL發現, 碳纖維增強聚合物基複合材料 (carbon fiber reinforced polymer composite) 技術或能為車身減重20%以上. 然而, 相較於鋼材, 該材料的生產成本是前者的10多倍.
研究人員目前致力於降低碳纖維成本, 從而縮減生產周期並降低碳纖維增強聚合物基複合材料的生產成本. 若採用該款預見性軟體, 或將大幅降低生產成本, 為未來車用碳纖維材料的應用奠定基礎. 此外, 研究人員還需要提升該款預見性軟體工具的性能.
