CFRP、碳纤维和粗纱，汽车制造中的碳纤维主题充满技术术语。什么是碳纤维？如何制造以及这种高科技材料具有哪些优势？
碳是汽车制造中使用的材料之一，其重要性在不断增加。设计师们热爱它的所有方面：在内部或作为附加部件使用的纯碳，部分碳或汽车用碳纤维包裹材料–这种深色材料同时散发出优雅和运动感。
工程师对碳素同样热情，因为它以低的比重保证了高强度和刚度。但是，它的确需要费力的过程才能生产。因此，它既美丽又有价值-这使碳成为高科技材料的黑金。在这里找到有关这种珍贵材料的所有信息。
关于碳的事实：
1、碳质轻巧且坚固。
2、碳纤维具有独特的外观。
3、碳大部分是手工制造的。
什么是碳纤维？
当我们谈论汽车制造中的碳纤维时，主要是指碳纤维增强聚合物（CFRP）。这是复合材料的一个示例，该复合材料旨在结合组成其的各个组件的积极特性。
碳纤维在汽车制造中如何使用以及在何处使用？
对于需要稳定且轻巧的组件（例如用于汽车工程），碳纤维是非常理想的。这就是为什么碳纤维用于航空航天工程以及飞机，轮船和自行车的构造。在汽车制造中，碳纤维与之前的许多材料一样，已经从赛车发展到批量生产。因为节省下来的每一盎司重量都属于赛车运动，所以轻巧的结构是开发赛车的基本前提之一。
例如，在宝马，该材料用于BMW M车型的车顶，以及用于BMW M Performance Parts的可见碳纤维结构。本文将主要关注可见碳纤维中的零件。该材料还用于BMW 7系的车身部件，以前是BMW i8，尤其是BMW i3。在这辆电动汽车中，整个车身–乘客舱，由碳纤维制成。
BMW iX也将从宝马在碳纤维方面的经验中受益。碳纤维增强聚合物是在德国莱比锡和兰茨胡特的宝马生产工厂生产的。纤维本身首先在美国的摩西湖生产，而基础结构（也称为半成品纤维或叠层）在德国的Wackersdorf生产。
由可见碳制成的组件具有这种材料特有的织物结构，在视觉上引人入胜。高科技材料的爱好者可以通过BMW M Performance Parts赚钱 。可见碳纤维的定制选项范围非常广泛-从引擎盖到内部和外部的设计元素再到扩散器-宝马提供了多种碳用途，可以满足客户的内心需求。
碳纤维如何制造？
碳纤维是用于汽车制造的碳复合材料，用于BMW M Performance Parts等附加 部件或整个碳纤维底盘部件。用于制造的成分是碳纤维和由热固性塑料制成的支撑结构，称为基质。这可以由各种材料制成，例如合成树脂。
基质用于连接纤维并填充纤维之间的空间。由于合成树脂在室温下长时间放置后将开始交联，因此，它会以-0.4°F（-18°C）的温度缠绕在线圈中而储存。在下一步处理之前的一天左右将其加热到室温。
碳纤维本身非常细，它们通常仅占人发宽度的十分之一。纤维铺设的方向对稳定性至关重要。碳结构仅在纤维方向上非常坚硬。在下一步的结构组件中，这些单根细丝中的约50,000条被组合成称为粗纱的纤维束并卷起。
对于可见的碳元素，大约有3,000根细丝。然后将粗纱用于制造具有不同纤维方向的扁平纺织品，以实现所有方向的刚性。当一个放在另一个的顶部时，它们形成堆栈。
碳纤维的其他优点包括能够生产几乎任何所需形状的零件，耐腐蚀性和使用寿命，低热膨胀性以及持久的耐热性和疲劳强度。这些特性克服了碳生产劳动密集型的缺点-碳纤维成本随着大量生产而下降，并推动了创新。
综上所述，除碳纤维外，没有其他材料可以以这种节省重量的方式使用，同时提供这些机械性能。最重要的是：例如， 宝马M Performance Parts用可见碳制成的-碳具有独特的外观。
理想前下摆臂居然是塑料的，特斯拉也在用？
不是，理想ONE是力帆科技代工的，小鹏汽车是海马汽车代工的，蔚来是江淮代工的。
理想ONE是理想汽车2018年10月推出的智能电动中大型SUV，搭载领先的增程电动技术与智能科技，2019年12月开始交付，2020年，理想ONE取得中国新能源SUV市场销量冠军，同时成为30万元以上国产车型销量冠军。
产品特点
2021款理想ONE实现了增程电动系统、理想AD高级***驾驶、智能座舱、乘坐舒适性的全面的升级，NEDC综合续航里程达到了1080公里，WLTC综合续航里程达到890公里同时，2021款理想ONE保持所有配置全部标配。
理想ONE，搭载增程式混动系统，由1.2T发动机与全新的驱动电机组成；新车的油箱容积也由45L提升至55L；配备理想自研Li OS系统，***驾驶功能的毫米波雷达。
搭载增程式混动系统，由1.2T发动机与全新的驱动电机组成；新车的油箱容积也由45L提升至55L；配备理想自研Li OS系统，***驾驶功能的毫米波雷达。
外观与内饰
在车身布局上，理想ONE取消7座版车型，第三排空间增加41mm，***用全新设计方向盘。车身标配黑、白、灰、银四个颜色的金属漆。
此塑料非彼塑料，请勿大惊小怪。
文/田忠朝
最近微博上很多人讨论理想汽车下摆臂用塑料件，一些人认为这是简配，为了省成本已经不顾车主安全了；但也有人觉得不必大惊小怪，这是特殊复合材料，非普通塑料可比，而且成本比金属材料还高。
关于这两种说法各有各的理由，但笔者认为，后一种可能更理性一点。
可能很多小白不明白“下摆臂”是什么，这么说吧，我们平时所说的断轴，其实就是断的下摆臂。下摆臂连接着悬架与轮胎，是车身的主要支撑机构。当然，前下摆臂还承担转向功能，双重压力下更容易断裂。
而一般摆臂材料常用的是双层冲压钢板，好一点的车型会***用铸造铝合金，一些运动型车辆、豪华车甚至***用锻造铝合金。
至于把如此重要的零部件材料换成塑料，听起来确实有点吓人，它能撑起理想近两吨重的车身吗？寿命怎么样呢？
其实这些问题工程师早就替你考虑到了。
首先我们要明白这个塑料非普通塑料，而是Hybrid?Control?Arm，简单来说就是金属复合材料控制臂，从韩国进口而来。
摆臂由复合材料包裹高强钢，就像韧带附着在骨头上，既增加了整体强度，也弥补了金属韧性的不足。
而复合材料主要成分则是PA6（尼龙）+GF50%（玻纤）。
玩过RC汽车模型的就知道，尼龙的优点很多，强度高，韧性好，耐腐蚀、易加工、轻巧、自润滑。
但尼龙的缺点也明显，刚度略逊于金属，拉伸强度、弯曲强度等也会随着温度和吸水率的升高而降低，同时低温脆性大。
所以工程师在其中加入了玻纤材料来提高PA6的性能，玻纤太少起不到加强作用，太多加工时的流动性不好材料发脆。
而理想下摆臂的复合材料***用的是巴斯夫的专利技术，基材为PA6，加入50%的GF。从下图可以看出它在热胀冷缩方面的性能，膨胀量介于铝合金和钢之间，收缩量小于铝合金，可以说很稳定，受温度影响很小。
至于强度和寿命怎么样？我从理想官方那里拿到一些数据。
产品强度上，复合材料侧向屈曲可以做到?100KN以上，约相当于7倍的理想one的满载前轴载荷，同等边界下的铝摆臂约在70kN左右。
据说这个摆臂内部加强筋是通过巴斯夫专用CAE工具Ultrasim开发，可以按照设计需求强化任意点结构，完全无死角，这是金属材料工艺无法做到的。
耐久上暂无明确对比，但理想方面表示，进行了多轮的台架和路试验证，可以实现整车全生命周期。对于材料本身，其热变形系数接近于钢材质，在?120℃环境下，存放?11?年其机械性能基本没有什么损失；低温下（-30℃）材料本身抗拉强度会提升?45%。
其实在量产车上使用塑料摆臂也不是理想开的头，此前特斯拉从Model?X到Model?3，一直在使用塑料前上叉臂，这么多年没听说因为强度出问题，反而是铝合金摆臂出现过断裂的情况。
科尔维特C5-C7跑车的叶片簧也是复合材料造的，用了20多年；还有最新的?Volvo?Xc90/s90等，所以材料稳定性、抗老化性能以及适应环境的能力基本不用担心。
甚至你还可以去找找***资料例如飞机机翼材料，空客A380的中央翼盒就使用了复合材料，后来B787和A350飞机甚至在机翼主要结构上***用碳纤维复合材料，也可以归为塑料一类。
那么***用复合材料下摆臂有哪些好处呢？
首先是降低簧下质量，汽车设计中一直有种说法叫“簧下一公斤簧上十公斤”，就是说簧下质量减轻一公斤效果相当于簧上质量减轻十公斤，当然或许有夸张，但它依然说明了减轻簧下质量的重要性。
尼龙与铝合金材料的密度比1.2：2.7，即使尼龙用料更多，重量依然轻于传统金属材料。较小的簧下质量可以让汽车悬架反应更迅速，有利于提升车辆动态性能。
同时，从下图可以看出，相比铝合金，复合材料可以在震动衰减时间上缩短2-3倍，有利于提升车辆舒适性。
其次，复合材料下摆臂拥有更低的球销力矩（传统的为5~10Nm，复合材料可以降低到?0.5~4Nm），可以降低悬架内摩擦，为驾驶者提供更轻盈的手感。
此外，下摆臂集成了转向球头，包裹性也更好，不容易脱出。唯一需要考虑的是它的维修费用，一旦球头损坏可能需要连同摆臂一体更换。
最后还有一个好处耐腐蚀，可以很好地避免传统电泳钢摆臂受到碎石冲击造成的漆膜破损问题。厂家提供了一张路测两万公里的理想ONE的下摆臂照片，它看起来除了有点脏以外，几乎没什么磨损和伤痕。
至于成本，复合塑料成本真的会低于金属材料吗？
其实一点都不便宜，参考市场价格，钢板大概6元/kg，铝合金14元/kg，PA6要20元/kg，PA6+GF50要50元/kg。
当然，有人说复合材料加工成本低于金属，此外复合材料密度低，重量轻，所以材料成本也低。目前没有明确的数据表明谁成本更高，但理想方面表示，复合材料下摆臂成本要高于目前的钢制冲压和普通铝合金铸造件，但是比锻造铝合金件还是便宜一些的。
最后，你可能还想问，既然复合材料有这么多优势，为什么豪华车不***用，例如劳斯莱斯，它们完全不用考虑成本。
你懂不懂什么叫金属质感？毕竟再高档的塑料也是塑料，特别当它与普通塑料完全看不出差别的时候……
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