花絮,“製造可負擔輕質汽車材料上的進展”,美國國務院電子期刊: 2006年 7月

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可負擔輕質汽車材料取得進展
艾默里·洛文斯

碳纖維複合材料在英國的一家工廠 用於製造賓士SLR McLaren轎車的車門、發動機蓋及車體。
碳纖維複合 材料在英國的一家工廠用於製造賓士SLR McLaren轎車的車門、發動機蓋及車體。
圖 片由戴姆勒-克萊斯勒 (DaimlerChrysler) 公司提供

碳纖維 (其硬度和強度均 超過鋼,但密度只有其三分之一) 埋入塑膠樹脂內,就可形成與木頭 (纖維素埋在木質素 內) 或混凝土 (鋼筋埋在水泥和沙石中) 相似的甚輕卻非常強勁的“先進複合 ”材料。在運動器材中已日益為人們所熟悉的先進複合材料,長期以來一直用於軍 隊和航空航太構造;但要在汽車製造業競爭,就必須以千分之一的成本和一千倍的速度 生產。將碳纖維擺放在適當位置,用液態樹脂浸漬,然後緩慢烘烤此組合以利用化學反 應來“固化”這樣一個手工藝過程,對於製造汽車車體來說實在太慢且太昂貴。 特種汽車可這樣生產,例如受一級方程式 (Formula One) 賽車啟發的賓士SLR McLaren, 但其價格則高達數十萬美元。

一些汽車製造者在縮短這個成本差距上已經取得鼓舞人 心的進展。寶馬汽車公司有60位專家在完善其專屬工藝。使用全世界最大的樹脂壓鑄機, 該工藝目前已在每年製造超過1000個高檔車型的碳纖維車頂和發動機蓋。人們廣泛認為, 豐田和本田兩家公司有意將其碳纖維飛機部門的先進製造技術轉移到汽車製造領域。

與此同時,通過大量生產(尤其是在航空航太業,如波音 公司新型787飛機一半以上的重量是先進複合材料),人們正在完善複合材料製造工藝和降 低其成本,並且汽車工業外部的創造者也在開發新的製造工藝。

舉例來說,筆者任董事長且擁有股份的一家科羅拉多州 非上市小公司Fiberforge,正在與汽車製造商、其供應商及其他行業合作,將一種全新工 藝商業化。該工藝看來能夠以10-20%的成本在大規模生產中實現手工疊鋪航空航太複合 材料性能的80-100%。此工藝首先用一台類似噴墨印表機的數位控制機器,自動且精密的 形成一塊平直的“經剪裁坯料”——具有多種取向碳纖維層和熱塑 塑膠的超高強度聚合物“夾板”。然後對經剪裁的坯料進行加熱,直至熱塑塑 料軟化,然後在一台常規熱成型壓機中用一套熱模具衝壓成需要的複雜形狀。一分鐘之 後即可修剪和使用已冷卻的工件。

進一步資訊請見http://www.fiberforge.com/,以及由該網站鏈結的行業新聞報導和技術 論文。

艾默里·B·洛文斯 (Amory B. Lovins) 是落 基山研究所 (Rocky Mountain Institute) 的共同創始人兼首席執行官。

本文所表達的見解不一定反映美國政府的觀點或政 策。

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