福特轻量化设计负责人： 复合材料即将在汽车上获得突破！

材料牛（cailiaoniu.com）注：为了提高车辆燃油效率和车辆性能，制造出轻量化车型，汽车行业一直在探索新材料的开发与应用。日前，compositesmanufacturingmagazine.com就复合材料实现汽车轻量化采访了福特技术负责人。

前言：近几十年来，复合材料行业一直在寻找如何在主流汽车市场中获得发展动力的途径。美国环保局宣布2025年，汽车制造商要达到的燃油经济性标准--54.5英里每加仑，这使得越来越多的汽车制造商各处寻求各种可以使车辆更轻的材料。

近年来复合材料的研究取得了较大的进展，且已经成功应用于宝马i3、大众XL1系列以及本田2017最新的Ridgeline。

另外福特汽车的制造商也一直致力于推动复合材料的发展。去年，该公司成为了第一个生产汽车用碳纤维轮毂的制造商，而且它的超级跑车--福特GT系列也大量使用了碳纤维。最近复合材料制造业与福特汽车轻量化设计的技术的负责人David Wagner接受了外媒采访，谈一谈复合材料在汽车领域的当前状态。

问：请描述一下你作为福特汽车轻量化设计技术的领导者主要负责的工作。

答：我所在的部门是Research & Advanced Engineering，团队主要工作是超前计划设计。我主要负责汽车车身和底盘的轻量化设计以及一些未来应用的部分。

问：你如何看待复合材料在汽车行业的现状？

答：它即将获得突破。宝马和其他几个公司前期工作的成功吸引了更多的人关注。碳纤维是福特GT超级跑车的基本要素。多年来汽车行业一直在致力于将碳纤维应用于小体积型特色汽车，并追求可能在大体积经典系列汽车的生产上有所突破。当然，宝马在7系列所做的工作是我们目前关注的焦点。在研究和开发过程中，这也是我们特别感兴趣的方面。

问：你刚提到了福特GT。其他部分的应用让我们想到了福特野马GT350R使用的碳纤维轮毂，这使福特书写了“与铝合金相比，使用碳纤维是整车重量减少了60磅”的篇章。那么，你对碳纤维轮毂在整个汽车行业的潜能持有什么态度呢？

答：碳纤维轮毂的制备方法非常适合于GT350R。大体积型轮毂的制备方法还不清楚。未能实现大量生产的原因主要在于成本和时间的问题。但是车轮对碳纤维来说是一个很好的机遇。它不仅能直接降低车身重量，还具有降低旋转质量和转动惯量这一额外的好处。这对驾驶的平顺性，操纵和转向都有所改进，同时还能改善加速状态。因为它并不需要尽可能多的能量加速旋转轮子，这也是减轻转动部件质量带来的额外的好处。相对于非移动部件，这也是将碳纤维应用于移动部件的原因之一。

问：那你如何看待即将应用于福特的复合材料呢？

答：福特与DowAksa(碳纤维生产研发集团）正在联合开发低成本碳纤维。我们正在寻找可应用DowAksa碳纤维的一些零件。我们正在尽最大的努力降低汽车的整体重量。

问：复合材料行业需要克服哪些障碍才能使汽车制造商，如福特，增加GFRP和CFRP的使用呢？

答：在碳纤维使用前，有一些成本障碍，尤其是碳纤维原料的成本。对于寻找不同基体的复合材料行业而言，现在的化学系统非常精细，首先是确保纤维上树脂基体的尺寸，以及与树脂基体的界面结合情况。再有就是制造时间引起的高成本。许多航空部件都得在高温高压下数小时进行高压灭菌。对于大体积的汽车部件，碳纤维和玻璃的复合材料往往难以承受这一循环时间--每小时一个部件，而相对于钢或铝的冲压每6-10秒我们就能得到一个部件。对复合材料而言，这还不是其固化时间。

因此目前正在持续进行一些化学方面的工作，并且所有的树脂公司和复合材料行业在减少部件的循环时间和固化时间方已经取得了巨大的进步。这是下一个大障碍，我们也会对这一方面进行大量的工作，我们也期望未来能有所改进。我怀疑降低钢压印机的速度，是否能实现大体积的生产。

问：还有什么其他挑战是你期望复合材料行业能帮你解决的呢？

答：复合材料在高温，低温情况下化学稳定性的深入研究，还有就是复合材料的耐冲击性。复合材料的表面必须在不同的环境因素和在将暴露于不同的流体中耐冲击。显然，如果你在室内，如复合材料座椅框架，你可能不会看到在座椅框架内倾倒制动液防冻液。对于发动机舱的任何部分，复合材料必须是能承受所有我们将预见到的不同的汽车流体的情况，尤其是对任何外部或底盘部分。有很多神奇的化学反应远远超出了我的想象。在有机油泄露的情况下，我们不允许出现复合材料的降解。

问：您如何看待使用复合材料将对汽车行业未来五年的改变？

答：我们会看到更多的复合材料和更多的结构复合材料。现在在车辆中使用各种聚合物和塑料系统，还有填充的和未填充的内饰件及外饰件。这些非结构的或半结构类型的东西，有的自己就能支撑起来，但它们不增加耐久性或刚度。因此，这些材料的使用都和高分子复合材料的使用都会增长。另外成本和汽车需要考虑的问题也很重要，这将决定汽车使用复合材料制造汽车部件的多少。

问：除了使用复合材料，福特如何实现轻量化的目标？

答：我们有全铝F-150，拥有高强度钢框架和铝制车身。这也是我们满足客户需求以及燃油经济性的要求采用的解决方案。

原文链接：Q&A with Ford's David Wagner on composites in the automotive industry.

本文由材料人编辑部龙骑士提供素材，黄敏编译，点我加入编辑部。