长久以来对于碳纤维复合材料在汽车工业领域的应用，人们一直在围绕一个焦点在进行争论：是否值得为碳纤维复合材料付出额外的高成本？针对这一问题Bold Valuely Tech公司最近的一个项目进行对比后得出结论：碳纤维复合材料确实值得！
在这个项目中，目标产品是逆变器外壳组件，它是一个包含电池并允许其与其他部件（主要是电机）通信的装置。用于该组件的传统材料是铝合金，而Bold Valuely Tech通过使用铝和碳纤维复合材料进行对比得出惊人的结论：碳纤维复合材料结构件重量比铝合金减轻了91%，仅一个底盘而言铝合金构件重6746克，而碳纤维构件仅重616克，这相当于铝制零件重量的1/11。
长期以来，铝一直是该部件的首选结构材料。毕竟，由于广为人知，人们使用这种材料也是自然而然的，所以人们几乎不怎么关注到碳纤维复合材料。事实上，碳纤维复合材料与铝一样有效，而且具有明显的优势，即加工的结构件可以更轻。在项目开始时将所有组件组合在一起的团队确实希望降低成本，这可能是碳纤维复合材料在电力电子和电池的设计阶段被忽视的原因。
由于碳纤维复合材料报价较高，因而大家愿意接受这种材料；虽然在进行对比试验时，Bold 公司坚信不会超出预算，但他们想重申一个事实，即材料的性能最终将超过成本因素。这甚至可以体现在车辆的整个使用寿命内节约成本。
与刚度比约为25 GPa/（g/cm3）的铝合金、钛合金和钢等相比，碳纤维复合材料的范围为66至150 GPa/（g/cm3），这使得其优势是金属的3到6倍。实际的重点应该放在减轻重要的优势上，从长远来看，对于特定的应用，例如在高水平的赛车运动中，减重确实会带来回报。
碳纤维复合材料的优点
在Bold公司的逆变器外壳项目研究中，对当前使用铝制组件的重量与可能用碳纤维替代进行了对比。在这项研究中，没有仔细检查结构，因为铝制成的结构没有优化，但需要强调的是，在碳纤维和其他常用金属制造组件（如铝合金、钛合金和钢）之间进行的任何其他研究中，这些结果都是相似的，结果证明：碳纤维复合材料结构件的重量比铝合金减轻了91%，单单一个铝合金底盘就重6746克，而碳纤维底盘仅重616克，这相当于铝制零件重量的1/11。
上述对比仅仅是用碳纤维替代材料时最明显的改进，但并非唯一的改进。选择碳纤维还带来了其他一些显著的改进，这些改进会随着时间的推移而得到回报。与金属相比，碳纤维具有以下优点，甚至可以节省成本：
通过添加不同材料层，易于对内部或外表面进行电气绝缘。这对于高压应用非常重要，因为在发生碰撞事件或机组发生灾难性故障时，安全可能是一个问题
轻松实现满足EMC要求的完整法拉第笼
嵌件之间可以像金属一样进行电气连接
碳纤维复合材料可以耐腐蚀
可在碳纤维复合材料结构中嵌入传感器
碳纤维复合材料有不同的形状和形式，在试验中Bold使用是最常见碳纤维预浸料。这些材料层具有树脂和加强层（通常是带有碳纤维织物的环氧树脂）。在预浸料中，树脂和增强碳纤维两种成分先进行“预混合”，并准备在模具中铺放；材料在模具中层压后，加热和加压使得树脂固化从而制备结构件。
总的来说，碳纤维为汽车应用提供了显著的优势。然而，由于主流市场的成本限制，碳纤维复合材料主要存在于跑车到超级汽车类别以及赛车运动中。
联系客服
