淺析復合材料在汽車輕量化設計中的應用

摘 要：隨著當前人們生活質量水平提升，人們擁有汽車的數量也在增加，人們對汽車的選擇不只是從實用的角度出發，也愈來愈注重性能和材質的運用。所以這就要求汽車設計過程中能不斷優化，基于此，本文先就汽車輕量化設計的優勢以及設計途徑進行闡述，然后就汽車輕量化設計中復合材料應用優勢以及實際應用詳細探究，希冀能從理論上就復合材料應用研究能為實際汽車輕量化設計起到積極作用。

關鍵詞：輕量化設計;復合材料;設計應用

0.引言

汽車輕量化設計工作的開展過程中，相關設計人員要能從材料的運用角度出發，材料的選用和實現輕量化設計目標有著緊密的聯系，只有從優化的角度出發，選擇合適的復合材料，才能有助于提升設計質量。

1.汽車輕量化設計的優勢以及設計途徑

1.1汽車輕量化設計的優勢體現

建立生態文明的社會，這就需要從各個領域方面加強重視，汽車行業的發展對生態環境所產生的影響比較大，為能促進汽車行業的可持續發展，滿足生態文明社會發展的需求，這就需要注重在生態化設計方面加強重視[1]。為能最大程度節能減排，符合生態環保發展的要求，這就要求在汽車的設計上能實現輕量化的目標要求，設計中降低設備質量以及保障整體安全性能，這樣就能改善汽車行駛性能，從整體上促進汽車的設計質量提升。

1.2汽車輕量化設計的途徑

從汽車輕量化設計的目標實現來看，主要在結構、材料以及工藝的輕量化設計是要點，從這三個層面實現輕量化的設計目標。從以下幾點要加強重視：

①結構輕量化設計。汽車是多樣結構組成的，在結構的設計中進行優化，這就能有助于減輕其重量，實現輕量化設計目標。結構輕量化設計中就需要對計算機輔助技術加以科學運用，通過矢量化軟件的運用，從虛擬環境中來對汽車幾何構造加以設計，保障設計的精確度，這樣就能為實現輕量化設計的目標打下基礎。計算機仿真環境當中能對汽車結構的強度以及質量和重量等進行優化，通過數據可對汽車安全性能做出合理化評估，這樣就能保障結構輕量化設計的整體質量[2]。

②材料輕量化設計。實現汽車輕量化設計的目標，通過材料輕量化設計也是比較重要的，在當前新型材料的應用下，就能對傳統的汽車材料進行替代，保障材料質量的基礎上，能減少材料重量，以此實現輕量化設計的目標。如碳纖維復合材料的運用，就能在保障汽車整體安全性能的基礎上，減輕汽車的重量，能夠代替傳統金屬件，從整體上減低其整體重量。

③工藝輕量化設計。激光拼焊鋼板及變截面鋼板的應用可以滿足不同區域性能的要求? ?熱成型技術和輥壓成型的日益成熟，可以有效減少補強板的使用及材料料厚，從而實現輕量化。

2.汽車輕量化設計中復合材料應用優勢及具體應用

2.1汽車輕量化設計中復合材料應用優勢

為能減少汽車的重量，這就需要在設計過程中對汽車結構優化設計，以及注重對材料科學選擇，從而達到輕量化設計的目標，材料科學近些年的發展比較迅速，一些新型的材料在汽車領域中得到了廣泛應用，其中復合材料的應用比較重要。所謂復合材料是兩種或以上的化學物質以及物理特性物質進行復合組成的材料。復合材料的性能要比組成材料性能良好，所以復合材料在汽車輕量化設計中應用就能保障質量[3]。復合材料的重量比較輕，并且有著高強度的優勢，汽車領域中應用復合材料愈來愈廣泛。從實際復合材料應用的優勢能發現，自身減重的優勢比較突出，集成化功能也較為突出，這樣就能有助于系統減重，系統制造以及安裝維修簡化的優勢發揮比較突出。復合材料在汽車輕量化設計中不只是能夠減輕其重量，也能達到減振降噪的良好效果，從整體上提升了復合材料應用安全性能。

2.2汽車輕量化設計中復合材料實際應用

汽車輕量化設計當中對復合材料的應用能起到良好的作用效果，設計中諸多環節都能應用復合材料。從以下幾點可供參考：

2.2.1汽車覆蓋件中復合材料應用

汽車覆蓋件設計中對復合材料的應用發揮著比較重要作用，樹脂基復合材料和汽車覆蓋件設計相結合，就能有助于保障質量安全的基礎上減少重量。樹脂基復合材料在設計以及制造方面都能發揮積極作用。這一材料有著不同的類型工藝，有對模成型，以及接觸成型和其他成型方法。生產工藝不同制品以及生產規模也不同。通過將樹脂傳遞模塑成型工藝在汽車覆蓋件設計當中加以應用，就能有助于提升設計質量[4]。這一工藝的運用中，主要是把樹脂注入到閉合模具當中浸潤，從而強化材料和固化成型的工藝，采用該工藝應用的高性能樹脂主要有環氧樹脂以及乙烯基酯樹脂等等類型。通過樹脂傳遞成型工藝的運用，能夠達到精確以及大尺寸的應用效果，對于汽車外形的模型要求高的可通過這一復合材料應用，對于汽車車身板以及保險杠等應用，能起到良好作用。

2.2.2汽車儀表板中復合材料應用

汽車的組成部分比較多，其中儀表板就是比較重要的組成部分，不僅要在駕駛室裝飾作用方面加強質量控制，儀表板的質量控制也顯得格外重要。儀表板能為收錄機以及儀表和開關等進行提供安裝位置的部分，結合工程塑料材料和成型工藝，有軟硬質的類型，其中軟質的儀表板主要是表面采用真皮和儀表板間填充發泡材料，通過金屬或者是采用塑料骨架加以固定，在高檔的汽車中比較常用。而硬質的儀表板注塑成型的工藝，主要是對原材料一次加工進行獲得，加工的效率比較高。近些年的一些品牌汽車的車型采用半硬質的儀表板，其填充物主要是半硬質發泡材料，成型工藝以及結合是和軟質儀表板相同的，其回彈性以及緩沖和吸振能力比較突出，表面的抗疲勞磨損的性能也比較突出。

2.2.3汽車車身碳纖維復合材料應用

碳纖維復合材料在汽車車身設計上的應用能起到積極作用，有助于提升車身的質量減輕車身的重量。復合材料作為車身結構有著良好性能，是汽車輕量化設計比較理想化的材料。碳纖維復合材料有著比較好的性能，而原材料成本以及制造的成本比較高，在早期時候主要是運用在軍工以及航空航天裝備當中，當前在一些車型的小批量試制當中能得到應用。如寶馬公司與SGL進行合作研制了低使用成本碳纖維復合材料車身[5]。還有的電動汽車當中復合材料和塑料進行制造設計，能減少車身重量，提升電動汽車續航能力。汽車的輕量化設計已經成為發展的趨勢，這對未來的汽車設計發展也有著引導的作用。

3.結語

綜上而言，汽車的設計中，輕量化設計是比較重要的方向，在通過對多類型的復合材料應用下，這就能有助于從整體上提升輕量化設計的質量，促進汽車輕量化設計質量提升。通過上文中就汽車輕量化設計的相關理論研究，就能為實際設計工作的良好開展起到積極作用。

【參考文獻】

[1]谷禮雙，賈晶.汽車輕量化設計與碳纖維復合材料的應用[J].柳州職業技術學院學報，2018，15（05）：12-16.

[2]左可雷，關世偉.復合材料在汽車輕量化設計中的應用[J].裝備制造技術，2018（05）：258-260.

[3]劉建才，曹渡，李劍，李時成，劉波，李曉青.塑料復合材料在汽車輕量化中的創新應用[J].現代零部件，2018（12）：39-42.

[4]凌靜，王慶明.復合材料部件在汽車輕量化中的應用[J].現代零部件，2019（02）：34-37.

[5]馬鳴圖，魏莉霞，朱麗娟.塑料復合材料在汽車輕量化中的應用[J].化工新型材料，2018，39（11）：1-3+111.

作者簡介：劉飛（1992.01—），男，漢族，陜西合陽人，本科學歷，漢騰汽車技術研究院，工程師，研究方向：汽車白車身骨架