保时捷新款卡曼采用有机材料制成车门车身重量减轻60%

2019年07月08日09:35 来源：汽车轻量化在线

据外媒报道，汽车制造商保时捷（Porsche）在汽车生产应用中，正大力利用有机材料。最新款保时捷卡曼GT4 Clubsport车型的车身部件就由天然纤维复合材料制成，该材料由木材纤维研究应用中心（APPlication Center for Wood Fiber Research HOFZET）研发，该中心是德国弗劳恩霍夫木材研究所（Fraunhofer Institute for Wood Research）、威廉克劳迪斯学院（Wilhelm-Klauditz-Institut WKI）以及汉诺威应用科学与艺术大学（Hannover University of Applied Sciences and Arts）生物塑料和生物增强复合材料研究所（IfBB）的一部分。

（图片来源：弗劳霍恩夫木材研究所）

统计数据表明，由于安全功能得到改进、电子设备不断增多，新车的重量变得越来越重，从而导致车辆的燃料消耗更高，与减少二氧化碳排放量的总体目标背道而驰。此外，对于电动汽车来说，重量也是一个重要的因素，因为电动汽车需要更大更重的电池才能获得最大的续航里程，从而促进销售。因此，轻量化设计是实现真正高效电动汽车的绝对先决条件。据商业咨询公司麦肯锡（McKinsey）的研究，到2030年，汽车轻量化部件的比例必须从30%上升至70%，以抵消因电动驱动系统和电动机增加的重量。

到目前为止，最受欢迎的解决方案还是轻质钢材和碳纤维增强塑料。但是，该解决方案也有缺点：首先，该材料在机械加工、维修和回收方面面料巨大挑战；其次，此类材料的生产需要大量能源，因而抵消了其实现减重的积极环境影响。

因此，弗劳霍恩夫木材研究所（Fraunhofer WKI）的研究人员提出：是否可以使用其他纤维材料来减轻组件的重量，只在碳纤维具结构优势的地方使用碳纤维。研究人员调查了各种现有生态材料的技术特性、可用性和成本效益。而天然纤维增强塑料就是解决方案，植物纤维作为有机复合材料的组成部分，可制成可持续性的轻量化车身部件，改善工业高性能复合材料在生产、使用和加工过程中产生的生态影响。

从经济上讲，使用可再生的原材料是有益的，因为天然的亚麻、木材和黄麻纤维比碳纤维更便宜，而且生产时所用的能源更少，因此实现车辆轻量化的同时也不会需要高昂的成本。此外，有机复合材料在工业加工和汽车应用方面还具备其他优势，其自然生长的结构还使其具备声学阻尼特性，可减少车辆碰撞发生时车辆车身破裂的风险。

因此，弗劳霍恩夫木材研究所的科学家们与保时捷赛车科技部门（Porsche Motorsport）合作，在保时捷卡曼GT4 Clubsport车型上，利用德国四大汽车公司赛车队的移动研发实验室，在极端条件下，对该有机材料进行了是否适合量产的测试。

新款718卡曼GT4 Clubsport车型部件在材料研发过程中还采用了“生物概念车”的经验，该车是首款车身部件由天然纤维复合材料制成的量产车。此外，该车的驾驶员和乘客门以及尾翼都由有机纤维混合材料制成。该款卡曼重量非常轻，只有1320公斤重，原因在于其在车门上采用了有机复合材料而不是钢，因而重量减轻了60%。

该复合材料由有机纤维增强的热固性聚合物基体体系组成，由于原材料是现成的，因而还采用了有机纤维网。该材料具有很高的抗拉强度，特别细、均匀、可折叠，容易组成任何零部件形状。即使与传统生产的部件相结合，也可以轻松生产出具精确尺寸的部件，能够价格且保证生产质量。

上述特点是实现其大批量生产的重要前提，弗劳霍恩夫木材研究所在调查中还考虑到该材料在使用寿命结束时回收或再利用的概念，以及提高使用此类材料制成零部件产量的方法。

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