2016年屆紐約國際車展的開放，使得福特汽車再一次吸引了大眾的眼球，從高強碳纖維復合材料到天然可循環(huán)材料，3D打印已逐步進入大眾視野，制造傳統(tǒng)加工手段不能達到的精細。過去一年中，眾多汽車制造商拋棄了之前特斯拉、谷歌等自駕駛汽車理念，而更靠近現實距離--新型輕量化的氣-電混合跑車更接近主流。一句話總結：這場展覽更近地氣！

    在此次展覽中，備受關注的首推使汽車更輕質，并能兼顧速度與燃油所帶來的經濟問題的新型先進材料。通常，當我們談及先進材料時，可能大部分我們談論的是輕質高強的碳纖維復合材料。事實上，無論是賽車、進口超級跑車或家庭汽車的改進版，在汽車性能方面，更低的重量以達到盡可能高的速度和引擎加速彌足重要。

    在去年一年間，汽車制造商為達更輕質和改善樣式的目的，進口車的碳復合材料的使用激增-這使得碳復合材料看起來似乎很有吸引力。不過，這此次紐約車展上，一些很少被人們談及的材料（如天然纖維和可回收的材料）跳進了人們的視野，令人印象深刻。這些材料能很好的減少汽車碳排放，還可以充分利用可再生天然材料或廢品回收。

    輕質碳復合材料或將應用于更多史無前例的新組件中

    瑞典超級跑車制造商Koenigsegg,展示了其1500馬力的regera混合碳復合材料車輪。該車輪在減重方面可與輕鎂合金車輪相比由于駕駛時車輪處于旋轉狀態(tài)，車輪減重較車身其他部分的減重更有意義。輕質的車輪能夠更緊密的貼附路面，不經過壓縮的輪胎，在顛簸時有更好的抓地力。在未來，勢必有更多的汽車制造商將復合材料車輪應用于超級跑車，更甚者可能大規(guī)模生產，使之走入尋常百姓家。

    在此之前，碳纖維更多被發(fā)現于后視鏡外殼、前部和后部擴散器、內飾件等。在今年，碳復合材料更多得出現在車身或底盤上，很多著名跑車品牌，如謳歌NSX、福特GT和寶馬i8等今年有望車身幾乎完全由碳纖維復合材料構成。

    當然，電動車也不例外。單次充電所達到的可驅動范圍想要越長，那么汽車重量就要減小。因此，高端電動汽車如寶馬i8或特斯拉Model S近期內也會考慮采用碳復合材料車輪。

    相對來說，碳纖維復合材料在儲氫方面的作用很少被人提及，如豐田Mirai燃料電池汽車中的油箱。不過這種小批量生產模式自2015年十月以來一直銷售受限。油箱由油管外圍包裹一層碳復合材料而制得，能夠提供較高的儲存壓力，從而增加可存儲的氫氣量以及平均里程數。

    3D打印帶來的大變革：將從樣機制造、實驗擴展到大規(guī)模的工業(yè)生產
   

    最近幾年，3D打印在幾番熱潮的背后也經歷了不少階段性大發(fā)展。對于復雜零件部分來說其已經克服了許多加工困難，包括其他加工方法無法實現重復性生產的仿生結構材料。利用3D打印技術，零件的計算機模型可迅速制造出模具，并將用于后續(xù)的大量生產中。并且，這種功能使得零件在全面投入生產之前能進行多樣化的測試。這些零件的大量生產正處于剛剛起步的狀態(tài)。

    在2016年的紐約車展上，福特公司展示了利用3D打印技術制造的外形一致的復雜起泡結構，這是傳統(tǒng)方法所不能做到的，因為每一個起泡結構由成千上萬的小孔洞所組成。同時，他們還展示了大量的3D打印原型，例如汽車上的進氣總管和拉桿。3D打印同樣適用于快速制模方面，所得到的壓?；驔_?？捎米骱罄m(xù)傳統(tǒng)加工的設備。

    3D打印終端零件尤其適用于短生產周期的汽車上，這是由于這類汽車的主要成本來自于模具和原型的建立。利用3D打印技術可以大幅度地降低這部分的成本，因為每個零件的成本不依賴于生產周期的規(guī)模。如今，各種各樣的公司，上至GE航空制造部的飛行器零件下到美國標準化的浴室水龍頭，3D打印大大促使了原型設計的發(fā)展和實際零件的制造。

    未來的材料：全新的定制材料已應用于下一代汽車的制造中

    一場潛伏于超強碳復合材料中的變革正在悄然發(fā)生。下一次，或許汽車制造商利用的已不再是碳纖維，而是谷物的外殼、麻類纖維、椰子的外殼、大豆油和碎棉花、等等。利用天然材料制成的復合材料，有望在未來應用到汽車上。

    聽起來這些復合材料似乎沒有什么前景，或者不夠高端，但實際上，相比目前汽車上常用的高強碳纖維復合材料，天然復合材料在生產及應用方面存在更多技術上的挑戰(zhàn)，例如提取、與塑料結合性、強度硬度等。其中，尤其對于那些在傳統(tǒng)觀念中被認為是廢物的材料，其不同批次間產物的變化很大。

    此次福特公司恰恰利用了這一優(yōu)勢，其著眼于天然可回收復合材料的發(fā)展，部分由這些材料制成的零件已經投入生產。福特Escape系列中，汽車的內門面板變成了麻類纖維復合材料，替代傳統(tǒng)注模成型的塑料，這已經省去大約300,000磅油性材料，并且減重整個零件的25%.（油麻是一種生長十分快的植物，主要目的為了得到它的纖維，過去常制作成繩子和帆布。）椰子殼復合材料常用于一些福特系列車的內飾板和后備箱墊，也包括福特的電動系列車。此外，發(fā)動機絕緣材料使用的是近乎兩條廢舊牛仔布料。

    福特公司甚至嘗試將美國廢舊的紙幣-這些貨幣由混棉制成，殘幣在貨幣流通過程中被政府淘汰下來-撕成碎片，用于杯座和門套上。

    利用天然纖維增強復合材料實現了減重，提高了隔熱性和防音性，并且有極高的斷裂韌性。當然，這種材料環(huán)境友好：這些材料是可持續(xù)的，并且可以顯著減少極度依賴于石油資源的塑料的消耗。

    結語：

    2016年紐約國際車展中，汽車設計、輕質復合材料的應用、3D打印都是此前不算新鮮的競爭手段。其中出現的多種多樣的天然可循環(huán)材料，或許又會引起下一次車用材料風潮。

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責任編輯：周婭

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