碳纤维汽车车身一体成型加工的过程和难点解析

　　9月底，比亚迪第900万辆电动汽车正式下线，车型为仰望U9，是一款集多项科技于一身的高科技电动汽车。值得一提的是，该款车型的整体车身是由碳纤维复合材料一体成型加工而成。碳纤维被称为“黑色黄金”，价格昂贵，加工难度极高，而纯碳纤维打造的汽车车身近几年被认为是百万豪车的标配。不过当下这些豪车使用的碳纤维车身，多为热固性碳纤维复合材料打造，那如何通过技术手段，打造一款成熟稳定的碳纤维汽车车身呢？智上新材料作为从事碳纤维零部件生产加工10年的企业，可以对此进行一些简要的解析。

　　碳纤维汽车车身一体成型的加工过程包含哪些核心步骤？

　　首选需要说明一点，热固性碳纤维复合材料的固化成型加工，整体流程本不算特别复杂，但是想要充分满足汽车企业的需求，打造出符合设计外观和使用需求的碳纤维车身，复杂程度就陡然上升了，这一切都需要从设计端开始着手。

　　1、设计与模具：设计阶段需要对汽车车身部件的外观、重量、性能和安全性等方面全面模拟，使用CAD软件进行辅助，还原设计师理想中的外观样式，再通过软件进行有限元分析，预测碳纤维车身结构在应力下的表现，为后续铺层打好基础。另外制作车身对应的大型模具，准备加工相关的工具。

　　2、预浸料铺层：选择较好品质的碳纤维预浸料，裁切成合适的尺寸，根据车身的曲线、角度和轮廓，采取不同的铺层方式（单向、多向、多层等），优化强度、刚度和其他性能，纤维方向的预设需要满足车身特定区域的结构性能需求。

　　3、置入真空袋：预浸料铺层完毕后，在中空的部分置入真空袋，以去除任何气穴或空隙，真空袋确保碳纤维紧密贴合模具形状，消除缺陷并确保树脂分布均匀。

　　4、高压釜固化成型：将模具连同真空袋放入热压设备中，施加恒定的热量和压力以固化碳纤维预浸料中的树脂，需要注意的是根据不同阶段施加不同的温度和压力，热压结束后采取合适的冷却方式（空气冷却、水冷等）。

　　5、脱模和加工：因为铺层前涂抹脱模剂的缘故，成型后的碳纤维车身雏形会更方面脱模，脱模后表面可能存在富余的树脂，边缘部分并不是光滑平整的，需要进行切割、打磨处理，后续还需要喷漆和抛光，旨在充分展示碳纤维纹路的同时，其性能不会受到影响。

　　6、质量检验：完成表面处理的碳纤维车身并不能直接应用，还需要经过质量检测，使用无损检测技术（超声波或X射线扫描）检查车身的完整度，便于识别结构内部的空隙、分层和缺陷，避免结构硬伤造成的损害。另外还要对车身的尺寸进行精确的测量，保证精度达标，才能与其他零部件对齐安装。

　　碳纤维汽车车身一体成型加工有哪些难点问题？

　　碳纤维汽车车身不同于钢材和铝合金，加工流程和步骤存在较大的差异，而且不同材料涉及的成本核算也不尽相同，因此与以往的金属车身相比，碳纤维车身的一体成型加工需要克服不少难点和问题。

　　1、成本控制：由于原材料、模具和高度专业化的生产工艺的原因，碳纤维车身一体成型的加工成本更高，因此豪华超跑上才能充分展现碳纤维的魅力，高昂的价格和高端的品质，相得益彰。

　　2、模具复杂度高：生产碳纤维车身的大型无缝模具的生产难度极大，因为模具加工的尺寸和精度要求越高，成本越高，对成型技术、生产设备和加工经验的要求也就越高，往往只有高端成熟车型才会有专属的生产线和模具，并引入碳纤维复合材料。

　　3、加工更耗时：碳纤维车身的加工过程费时费力，其中碳纤维预浸料的铺叠和固化过程就占据了很长的一段时间，加上前期的准备、后期的表面处理等，需要对每一个环节每一个细节精确把控，才能生产出符合要求的碳纤维车身结构。

　　4、缺陷概率高：一体成型的加工方式，决定了一旦留有缺陷，只能整体报废，而碳纤维复合材料的天性使得这种情况的发生概率又提升了不少，因此加工碳纤维汽车车身的难度更上了一个档次。

　　虽然碳纤维复合材料加工难度高，价格高昂，但却依然深受豪华汽车品牌的青睐，主要还是其高强的机械性能和出色的吸能效果，在体现品质的同时又充分保障了乘客的安全。除了本文开篇提到的仰望U9，早先已经有不少车型应用了碳纤维车身，如迈凯伦P1、法拉利 LaFerrari和兰博基尼Sesto Elemento等。值得一提的是，碳纤维技术还在不断进步，被予以众望的热塑性碳纤维未来很可能替代现行的热固性碳纤维，更大限度的提升汽车的性能上限和安全性，可以期待这一天早日到来。