エポキシが継承しながら、炭素繊維とエポキシ樹脂は、通常、それ自体が利点の地震一連吸収強い比強度、比弾性率、耐疲労性及びエネルギーを継承炭素繊維のような複合材料を用いた複合材料に組み込まれ合金構造体、炭素繊維複合材料、軽量化効果と比較して柔軟な樹脂配合物の設計、アプリケーション固有の特性と強いは、鋼の金属片と比較して、炭素繊維複合材料の重量損失を20％〜40％に達することができます炭素繊維複合材料を使用することにより、車両全体の品質を低下させるだけでなく、自動車製造プロセスにある程度影響を与え、変化させることができます。
1プロセスタイプ
炭素繊維強化プラスチックのマトリックス複合材料（炭素繊維強化ポリマー、CFRP）は、それが補強材相としての炭素繊維と含ま形成し、液体を成形製造技術CFRPプリプレグ複合材料の熱可塑性または熱硬化性樹脂複合材料を指しプロセス、炭素繊維強化ポリマーマトリックス複合プロセスタイプの比較分析を表1に示す。
2自動車組立および組み立て技術
コンビナトリアルアセンブリおよび複合材料部材間の複合部材と金属部材との間の接続は、自動車複合材料が異方性である避けられない問題であり、低い層間強度、延性小さい、複合材料のコネクタ部分の設計となるように自動車産業への金属部品間の金属接続は、それゆえ、従来の複合接続に適用されます理解し、自動車複合材料に接続固定を改善しないよりも、分析ははるかに複雑で、かつ合理的な選択は非常に重要です。
開口ので局所的な応力集中をもたらす、繊維の連続性を遮断する。コンポジット全体の接続部は、典型的には、構造において最も弱いリンクであり、従って、接続強度複合構造設計を確保するために重要である。複合接続がに分割されています3つのカテゴリが、すなわち、接続、二つの混合を接続する機械的接続及び熱可塑性複合材料のために、溶接技術を接着技術は、接続が使用および設計要件部材に応じて決定する必要がある設計合成します。
2.1接着接続
機械的接続と比較して、接合技術の主な利点は、開口部のない応力集中、構造品質の低下、耐疲労性、良好な振動および絶縁特性、滑らかな外観、単純な結合プロセス、電気化学的腐食の問題などである。しかしながら、接合技術は、このような接合強度の分散を制御することは困難品質、信頼性の高い試験方法、表面処理等の炭素繊維複合体を要求接合面の接合プロセスの欠如比較的大きい接着などのいくつかの欠点を有し、ガム主な接続方法。
2.2機械的接続
一般的に機械的接続リベットやボルトを使用し、最も一般的な接続として使用される。機械的接続の主な利点は、高い接続信頼性、修理、または交換が組み立ておよび分解を繰り返すことができる、それは表面処理を必要とせず、環境負荷の比較等、小さな機械的な接続の主な欠点は、質量の増加である、金属の電気化学的腐食の問題に接触して応力集中、複合材料を引き起こすであろう。リベットと図1との比較をボルト締め。
2.3ハイブリッド接続
接続の安全性と完全性を改善するために、いくつかの重要な関節では、通常の接続の2種類の接続および機械的接続、フル活用を接着しながら、接続サイトは十分な強度と高いを確保するために混合信頼性。
2.4溶接
溶接技術は、熱可塑性複合部材に適用され、その基本的な原理は、加熱溶融した熱可塑性樹脂複合材料、およびオーバーラップを押し、表面が非常に一体的に3種類の溶接メイン超音波溶接、誘導溶接、抵抗溶接接続されていることです。利点表面処理、高い接合強度、応力及び小せず、良好な接続結果と短い周期を溶接など、欠損が容易に成形複合材料構造部材に、またなどの導電性材料又は金属ワイヤを追加する必要が分解されます。プロセスは、複合材料を形成した後、金属接続部材にファイバ母材に埋め込まれてもよいし、一体的複合部材の間に埋め込まれた金属部材は、複合材料への損傷を回避するために、機械加工埋め込まれた金属部材によって接続されてもよいです。
3自動車のアプリケーションメリット
などの機械的特性、軽量で、材料の安定性、材料の設計や加工、など私たちは多くの要因を考慮する必要があり、自動車用材料の選択では、これらの要因のそれぞれは、非自動車の設計、生産、販売、使用、などになります無視できない。近年では、炭素繊維は、ポリマーマトリックス複合強化（炭素繊維強化ポリマーを、CFRP）そのユニークな性能特性を持つ影響力は、それが人気の注目自動車新素材となっています。他の自動車の材料と比較して、炭素繊維強化ポリマー材料マトリックス複合材料は、以下の利点を有する。
3.1優れた機械的特性
車密度炭素繊維は、アルミニウムよりも約三分の一ライター、1/5に、樹脂マトリックス複合材料（CFRP）が1.5〜2グラム/ cm 3であるのみ普通炭素鋼1/4強化が、炭素繊維複合材料金属材料よりも機械的特性有意に優れ、鋼の引張強度は3~4倍の鋼とアルミニウムの疲労強度は、引張強さの50％〜30％であり、CFRPは70％〜80％に達することができるである。同時に、 CFRPは、軽金属よりも優れた振動減衰特性を持っています。例えば、軽合金は振動を止めるのに9秒を要しますが、炭素繊維複合材は比強度と比弾性率が2秒で止まります。
3.2設計可能
炭素繊維複合材料は、設計が容易であってもよい繊維との複合材料、柔軟な製品設計、例えば、炭素繊維が配置されている力の方向に応じて、十分にすることができ、設計の配置の形で構成された性能要件に基づいて、マトリックス材料の合理的な選択であることができます材料を節約するという目的を達成し、品質を低下させるように、異方性複合材料の強度を果たしています。、デザインに優れた耐食性マトリックス材料の選択を製品の耐食性を必要とします。
3.3は統合された製造を達成できる
モジュラー、統合された構造は、自動車の動向である。統合された製造自動車部品を達成する場合、種々の成形曲面状に複合材料が容易。統合された成形品及びその製造だけでなく、金型部品の数を減らすことができ部品の数は、接続プロセスを減らすだけでなく、大幅に生産サイクルを短縮することができる。例えば、自動車のフロントモジュールは、炭素繊維複合材料で作られた場合、一体一体成形実現されてもよいし、生成ローカル溶接後続の処理、その後の金属部品を避けるために製造コストを削減し、自動車部品の品質を低下させる、製品の正確性を保証し、パフォーマンスを向上させると同時に、応力集中。
3.4エネルギー吸収と耐衝撃性
炭素繊維強化樹脂マトリックス複合材料（CFRP）は、特定の粘弾性及び部分的炭素繊維とマトリックスとの間のわずかな相対運動を有するが、摩擦インターフェイスは、CFRPの物品を有する、インターフェース摩擦及び粘弾性の相乗効果では生成されてもよいですより良好なエネルギー吸収耐衝撃性。高速衝突で小片に刻んだ特別な織りの構造を吸収する一方、炭素繊維複合材料の衝突エネルギー、衝撃エネルギーの多くを吸収し、金属材料よりもエネルギー吸収能力4〜5倍に、効果的に車両の安全性、セキュリティのメンバーの保護を改善することができます。
3.5良好な耐食性
炭素繊維強化プラスチックマトリックス複合材料は、主に、一般的にカーボンファイバートウと表面腐食処理を必要とせず、その製造自動車部品との優れた酸及び耐アルカリ性を有する樹脂材料、より良好な耐候性、耐老化性、生活からなります鋼の2〜3倍。
3.6高温性能
炭素繊維の特性は、400℃以下で1 000℃で非常にまだ何の変化も非常に安定して残っていません。
3.7良い耐疲労性
炭素繊維強化繊維が原因最大70％の炭素繊維の80％に安定した構造の疲労特性である疲労亀裂成長に妨げている、複合材料は繰返し応力疲労試験数百万回の、強度保持率で形成されていますそれぞれ40％および30％の鋼とアルミニウム、したがって、わずか20％のガラス繊維と25％ながら、依然として60％、広く自動車業界で使用される炭素繊維複合材料のための抗疲労特性。
新エネルギー乗用車の経済分析のために4
炭素繊維参照ので、体重減少が50％以上であってもよい、一例として、体重減少、典型的な100キロAレベルのモデルに、車両重量が非常に明白な意味であり、それはわずかに次の側面に記載されてもよい。①局続け300キロを駆動し、45KWの乗客の積載容量は・hは、の順で、業界の専門家の100キロ当たりの重量損失は、ドライビングレンジの約8％の増加」の計算は、同一の駆動範囲は、インストール3.6kWのパワー・時間を削減することができますバッテリーの節約コストについて06000元、0.9元電気/キロワットの平均に応じて、ライフサイクル40万キロ、旅行②・時間、車両が電気のライフサイクル100分の400000×1.2×0.9 = 0432000を保存することができます計算（ 100キロパワー1.2kW・時間）を計算する保存;なぜなら、例えば50,000の自動車生産規模の炭素繊維材料の③、貯蓄投資プロセス、すべての車の中で、電気自動車の経済的等価に変換する設備投資およそ2000元の償却の節約は、④のプロセスを合理化するため、担当者は少なくとも1000元/台湾のコスト削減します。
アイテムの合計数の上に、各車が平均0.6 + 0.2 + 0.1 + 0.432 = 13320元のコストを節約することができ、これらのコストは、それ自体の不足からである。このように、炭素繊維もたらし炭素繊維材料の導入のコストを増加させますアプリケーションの身体大きな問題が残っています。あなたは軽量ボディを促進したい場合は、唯一の投資プロセスから開始し、アイテムの合計数を超える機器を減らすことができ、それぞれの車は0.6 + 0.2 + 0.1 = 0.432 + 1.332の平均を保存することができますしかし、これらのコストは、炭素繊維の導入による材料自体のコスト上昇を相殺するのには十分ではなく、炭素繊維車体の適用は依然として大きな問題であることがわかる。
軽量ボディを宣伝したい場合は、プロセスと設備への投資を減らすことから始めることができます。
炭素繊維のボディの車の量産、炭素繊維の材料自体のコストが大幅に削減される場合、業界全体の効果もかなり大きいです、経済的な利点は、炭素繊維の観点からのみ分析されます。同じ理由で50kgの重さが重畳され、経済効果は自明です。
5車体の開発動向
自動車分野では、炭素繊維の使用量は平均年率34％で増加し、2020年には23,000トンに達すると推定されています。図2は、車体用の炭素繊維強化複合材料の開発のロードマップです。
現在、炭素繊維強化複合材料は自動車の車体パネル、トリム、構造部品に主に適用されています。例えば、BMWは様々なモデルの開発に多くの炭素繊維複合材料を使用しています。自動車製造における重要な瞬間に使用される炭素繊維複合材料。ドイツの会社SGL（SGL）と同時に、BMWも一層の協力、低コストの炭素繊維と炭素繊維の生産億ユーロのR＆D投資はに、9000tする3000トンから毎年増加BMWのiシリーズ電気自動車やその他のモデルの需要が増えています。
6結論
要約すると、炭素繊維強化樹脂マトリックス複合材（CFRP）は、独自の性能優位性を有する将来の自動車新材料にとって重要な開発方向になっていますが、自動車分野でのこの材料の応用を促進するためには、 1低コストの炭素繊維前駆体の探索、2前駆体材料の安定化などの炭素繊維製造のための新しいプロセスの開発、3炭素繊維の製造プロセスパラメータの最適化、またはナノ炭素繊維のCFRP複合体の更なる改善のための共同研究開発の実施実績4急速凝固成形技術、複合材料流動性制御技術などのCFRP部品成形技術の迅速かつ効果的な研究開発4 CAE（Computer Simulation Analysis Technology）による異なる炭素繊維複合材料の選択と成形プロセスの最適化パラメータ。