碳纖維是一種以聚丙烯腈(PAN)、瀝青、粘膠纖維等為原料，經(jīng)預(yù)氧化、碳化、石墨化工藝而制得的含碳量大于90%的特種纖維。碳纖維具有高強度、高模量、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、膨脹系數(shù)小、減震等優(yōu)異性能。通過提高強度來減輕汽車重量方面，最佳選擇是碳纖維復(fù)合材料（CFRP）。碳纖維復(fù)合材料是車用復(fù)合材料增長最快的部分，年均復(fù)合增長率達到了22%。推動碳纖維復(fù)合材料快速增長的動力是底盤和傳動部件應(yīng)用的需求。

碳纖維被國際上稱之為“第三代材料”，因為用碳纖維制成的復(fù)合材料具有極高的強度，汽車應(yīng)用工業(yè)級碳纖維復(fù)合材料是第三次工業(yè)革命在汽車上的體現(xiàn)。實現(xiàn)汽車的綠色塑料工程更多的靠塑料復(fù)合材料實現(xiàn)，玻纖增強復(fù)合材料不足以和金屬匹敵，具有輕質(zhì)高強度、高模量、耐高溫、導(dǎo)電等一系列性優(yōu)異的綜合性能的碳纖維復(fù)合材料，實現(xiàn)“以塑勝鋼”，引領(lǐng)汽車劃時代的變革。

幾十年前曾預(yù)言碳纖維復(fù)合材料會取代金屬用來制造汽車底盤結(jié)構(gòu)件?，F(xiàn)在，這個預(yù)言變成現(xiàn)實并推向普及化。

5.3.1  汽車碳纖維復(fù)合材料的綠色化性能

碳纖維是一種與人造絲、合成纖維絲一樣的纖維狀碳材料，是目前世界高科技領(lǐng)域中十分重要的新型工業(yè)材料，大幅提高汽車的綠色化性能。根據(jù)2013 年全球CRP 市場的統(tǒng)計（CCeV 和AVK 發(fā)布），碳纖維在汽車上的應(yīng)用年增長速率預(yù)計為34%，到2020 年可能會達到23000 噸。

輕量節(jié)能資源化。碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件同比純塑料構(gòu)件輕30~40%，實現(xiàn)汽車減重化的革命，進一步達到節(jié)油、節(jié)電，降低對不可再生的石油資源的利用。巴西研發(fā)出利用甘蔗生產(chǎn)出生物碳纖維，更體現(xiàn)出碳纖維節(jié)約不可再生資源的綠色化特性。

安全壽命周期可靠化。碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件同比純塑料構(gòu)件強度同比鋼件高4~5倍。常規(guī)的純塑料成型加工的汽車保險杠，碰撞性能較弱，實際僅起到包裝裝飾的功能，沒有達到人身保險的功能。碳纖維復(fù)合材料成型的保險杠的厚度如為2mm，強度不低于8mm厚的鋼板，大幅提高了保險杠的抗沖擊性能，在高速撞擊下保護乘員安全等眾多方面有著與普通工程塑料、鋼板件無與倫比的優(yōu)勢。普通汽車開到時速150公里如果發(fā)生碰撞，乘坐人員生還幾率就基本為0，碳纖維車架則大大提高了汽車的安全性能。真實發(fā)生的事例就是，使用碳纖維車架的F1賽車在賽場上以300公里的時速發(fā)生碰撞，駕駛員還可以繼續(xù)參賽。碳纖維和鋁錫合金復(fù)合材料制造的制動器，耐高溫干摩擦的性能及抗磨壽命大幅高于傳統(tǒng)材料制造的制動器。

生態(tài)環(huán)保清潔化。碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件質(zhì)輕、轉(zhuǎn)動慣量小，有效降低噪聲及減少震動阻尼，提高乘員的舒適度。碳纖維復(fù)合材料具有強度高、模量高、耐高溫、抗蠕變、耐疲勞性好等優(yōu)點，易實現(xiàn)自潤滑的性能，在某些運動構(gòu)件中，可少用或不用潤滑油，有效降低環(huán)境污染、實現(xiàn)清潔運行。自潤滑意味著提高汽車的使用壽命，減少對資源的利用。

車型個性化。碳纖維復(fù)合材料實現(xiàn)汽車外罩的個性化設(shè)計，進一步迎合市場的個性化發(fā)展的需求。

塑料應(yīng)用拓展化。工程塑料填充碳纖維后，復(fù)合材料除持有原工程塑料性能外，提高了強度和剛度，更有利于以輕量化的特性取代汽車金屬合金結(jié)構(gòu)件，拓展塑料的應(yīng)用領(lǐng)域。

5.3.2 汽車行業(yè)應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

節(jié)約不可再生能源和提高燃料效率的汽車輕量化解決方案正推動碳纖維應(yīng)用快速增長。

碳纖維復(fù)合材料在汽車上主要可應(yīng)用于發(fā)動機罩、翼子板、車頂、行李箱、門板、底盤等零部件中。為了確保足夠的安全性能，在主承載車身結(jié)構(gòu)件上汽車廠商通常要選擇強度，剛性及耐沖擊性能均很高的材料用于制造主承力結(jié)構(gòu)件，這時環(huán)氧樹脂碳纖維增強復(fù)合材料就成為理想的材料選擇。車門、發(fā)動機罩、行李艙門、前后保險杠、翼子板、擾流板等次承力結(jié)構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)大都為層合實體結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料三明治夾心結(jié)構(gòu)，面板選用高強度高模量碳纖維復(fù)合材料制作，芯材選用一定剛度和強度的低密度材料如泡沫、蜂窩等，膠結(jié)層將面板和芯材連接在一起。

5.3.2.1 由高端汽車向普及型汽車的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

碳纖維發(fā)展之初由于原料制造成本過高、成型加工技術(shù)單一等因素，制約了碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，最初僅在一些對性能有極高要求的高端的F1 賽車、超級跑車上小批量車應(yīng)用，如蘭博基尼、柯尼塞格、雷克薩斯LFA、 GT-R、保時捷911 GT3 承載式車身等。隨著碳纖維制造成本的下降、復(fù)合材料制造工藝的成熟、綠色化環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴格，各大主機廠紛紛進行碳纖維復(fù)合材料的汽車零部件的開發(fā)，如今被廣泛地應(yīng)用于高價值的普及型民用轎車上，如寶馬、德國SGL等。

寶馬公司的BMW i3 電動汽車，首次在國際上實現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料車型的量產(chǎn)化，成為了汽車用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的標(biāo)桿。LifeDrive架構(gòu)的乘員模塊是鋁質(zhì)車架上安裝碳纖維復(fù)合材料乘用艙，諸多套件、車身覆蓋件也是全部采用了碳纖維復(fù)合材料制造，整車重量僅為1.25噸。BMW i3選擇在公司內(nèi)生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件，以降低制造成本，并大力投資于專用技術(shù)的開發(fā)。寶馬公司2015年i8插電式混動車也將上市，采用了以碳纖維材料打造的底盤，用以削減車身重量、提升燃油經(jīng)濟性。

沃爾瑪公司最新大型18輪的運輸卡車，采用碳纖維復(fù)合材料，燃油效率提高了1倍，降低了碳排放。主體由一塊長53英尺的碳纖維面板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼板件，是汽車重量減少了1814kg，降低了鋼材資源的消耗；碳纖維結(jié)構(gòu)件增加了設(shè)計和加工的靈活性，采用凸面結(jié)構(gòu)的碳纖維車頭更符合空氣動力學(xué)的原理，并且可增加車載空間。

5.3.2.2 由裝飾件向結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

碳纖維復(fù)合材料起初僅應(yīng)用汽車頂蓬和車身的裝飾部件，提高賽車、超級跑車的安全型。碳纖維原材料制造、成型加工技術(shù)的科技進步，碳纖維復(fù)合材料由貴族化走向大眾化。2003款戴姆勒克萊斯勒Dodge Viper 運動車首次應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料會取代金屬用來制造汽車底盤結(jié)構(gòu)件。 

用碳纖維增強塑料（CFRP）制造的板簧為14kg，減輕重量76%。在美國、日本、歐洲都已使板簧、圓柱形螺旋彈簧實現(xiàn)了碳纖維增強塑料化，除具有明顯的防振和降噪效果外，還達到輕量化的目的。

德國的知名輪轂制造專家WWHEELSANDWORE研發(fā)的“Megalight-Forged-Series”輪轂系列，采取兩片式設(shè)計，外環(huán)為碳纖維材質(zhì)打造，內(nèi)轂為輕量化的合金，搭配不銹鋼制的螺絲，較一般同尺碼的輪轂可減重40%左右。

奔馳、寶馬、奧迪、大眾、本田、日產(chǎn)等公司碳纖維制造汽車座椅加熱墊，熱效率高達96％, 并在加熱墊中均勻密布, 保證熱量在座椅加熱區(qū)域均勻釋放；碳纖維適宜人體吸收人體的紅外線波長，充分減少駕乘疲勞，增加舒適度。英國Kahm公司使用碳纖維復(fù)合材料制得的RX-XR型高級轎車專用車輪，重量僅為6kg，可高速行駛，并可最大限度地降低車輪的徑向慣性力。

英國DYMAC公司開發(fā)的世界最輕碳纖維/ 鎂車輪由碳纖維輪網(wǎng)和鎂剎車盤兩部分組成，并用鍍鈦的特殊硬件連接起來。碳纖維制動盤能夠承受2500 ℃的高溫，而且具有非常優(yōu)秀的制動穩(wěn)定性，廣泛用于競賽用汽車上。

插電式大眾XL1的防滾架采用碳纖維增強復(fù)合材料制造。全新福特方程式賽車將采用新型的碳纖維材料單體底盤，從而達到其所制定的F3安全標(biāo)準(zhǔn)。碳纖維復(fù)合材料的低密度和高比模量綜合效應(yīng)，發(fā)動機轉(zhuǎn)速可達到10000r/min。碳纖維復(fù)合材料制造的發(fā)動機部件和傳動系統(tǒng)部件具有減震吸能和降低噪聲的功能，用其制成的保險杠等防撞系統(tǒng)則具有吸收沖擊能的功能。

美國Morison公司為Dcna公司生產(chǎn)供通用汽車公司用的碳纖維復(fù)合材料的汽車傳動軸，把兩件合并成一個傳動軸簡化成單件，與鋼材料相比，可減重60％。

5.3.2.3 實現(xiàn)汽車由燃油化向清潔能源化領(lǐng)域發(fā)展的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

碳纖維復(fù)合材料是汽車最理想的超輕量化的材料。清潔能源化汽車的關(guān)鍵是實現(xiàn)超輕量化，這一切離不開碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用。

輕量化是實現(xiàn)電動車、混合動力車、生物燃料車以及太陽能車的技術(shù)關(guān)鍵。汽車進一步輕量化的解決的零部件的關(guān)鍵件是汽車的高強度、高剛度的零件及大型部件，增強改性工程塑料無法達到這些零部件的力學(xué)性能的技術(shù)要求。碳纖維復(fù)合材料以優(yōu)異的強度、剛度及輕量化的性能能滿足工程塑料不能實現(xiàn)的“以塑代鋼”的汽車領(lǐng)域，例如，底座、傳動軸、輪轂等高強度、高剛度的零部件。碳纖維復(fù)合材料是清潔汽車實現(xiàn)最佳輕量化的最佳制造材料。

碳纖復(fù)合維材料太陽能汽車。日本帝人集團的Toho Tena公司在2010年聯(lián)手Sakai Ovex公司成功研制出剛性極強的超輕量化的太陽能汽車車用碳纖維復(fù)合材料，聯(lián)合在輕量化汽車設(shè)計、復(fù)合材料選擇、結(jié)構(gòu)評估等方面優(yōu)勢顯著的日本帝人集團的GHCraft公司，聯(lián)合打造全新太陽能汽車。國內(nèi)在研發(fā)太陽能汽車領(lǐng)域，未能實現(xiàn)理想的輕量化，進展緩慢，日本的研發(fā)理念值得借鑒。

碳纖復(fù)合維材料電動汽車。國內(nèi)第一臺采用碳纖復(fù)合材料制成車身的民用客車正式研制成功。這輛碳纖維復(fù)合車身的純電動大巴，車身僅重160公斤，較傳統(tǒng)客車總體減重可達40%- 60%，因此在同樣油耗或電耗的情況下，車輛每小時可以多行駛50公里。2015年1月20日上午，中國首輛碳纖維新能源汽車在江蘇鹽城正式下線，該車由鹽城市國有資產(chǎn)投資集團全資子公司江蘇奧新新能源汽車有限公司開展戰(zhàn)略性合作、實施強強聯(lián)手、依靠創(chuàng)新驅(qū)動自主研發(fā)，下線的奧新e25緊湊型A級車，具有核心技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)，在國內(nèi)量產(chǎn)汽車上首次采用全碳纖維材質(zhì)乘客艙設(shè)計，融合智能能源管理系統(tǒng)、碳纖維輕量化車身技術(shù)、輕質(zhì)高強高韌鋁合金底盤等核心技術(shù)，與同類汽車相比車重減輕50%、零部件減少40%，為電池騰出重量空間，降低單位里程能耗，提高了動力和續(xù)航里程。該車型百公里耗能低于10度電，續(xù)航里程最高可達440公里，中等距離城際間往返無需充電。成為中國第一個2萬輛碳纖維純電動汽車制造工廠。

壓力儲罐是燃氣汽車、氫能汽車的關(guān)鍵部件，采用碳纖維復(fù)合材料成型壓力儲罐，不但滿足性能要求，而且實現(xiàn)壓力儲罐的輕量化。越來越多的大型公交車和卡車也趨向于采用壓縮天然氣燃料。隨著環(huán)保汽車的開發(fā)，以氫為燃料的燃料電池汽車已為市場所接受，氫氣儲罐使用碳纖維復(fù)合材料材料制作。美國福特汽車Hummer H2H 越野車也開始使用氫燃料電池，預(yù)計2015年氫燃料電池汽車將會達到一定的市場規(guī)模。東麗的高強度碳纖維將用于Mirai的高壓氫燃料儲罐，確保達到此類儲氣瓶安全、高強度以及輕量化的要求。2020 年日本將有500萬臺汽車使用燃料電池。

汽車電動化必需實現(xiàn)電池輕量化，輕量化、功率密度高的鋰電池是目前主要的選擇，同時更能提高鋰電池的壽命周期。碳纖維復(fù)合材料材料是制造鋰電池組外殼的主要選擇。插電式混合動力驅(qū)動使用鋰電池組是應(yīng)用的發(fā)展趨勢。  東麗公司為即將問世的豐田Mirai燃料電池車燃料電池組電極基板（Electrode Substrate）提供炭纖維復(fù)合材料紙，幫助電池組促進氣體擴散，提高耐久性，增強電池性能，并有利于節(jié)省空間。

5.3.2.4 實現(xiàn)汽車結(jié)構(gòu)精簡化及易維修保養(yǎng)化的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

戴姆勒克萊斯勒公司開發(fā)適合批量生產(chǎn)的模壓成型碳纖維復(fù)合材料(SMC)的大型底盤、車外左右防護板支架部件。Dodge Viper 運動車的整個防護板支架系統(tǒng)的兩個較小的支架和兩個大燈支座，這四個結(jié)構(gòu)件應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料模壓成型后，總重量只有13.5磅，但它們卻取代了15～20個金屬零件，使重量減輕了40磅；2mm壁厚的支架支承了整個車體的前端，并為34個部件提供了附著點，前端的剛度提高了22%。美國Morison公司為Dcna公司生產(chǎn)汽車傳動軸，采用碳纖維復(fù)合材料可使原來由兩件合并成一個傳動軸簡化成單件，與鋼材料相比，可減重60％，供通用汽車公司用。

5.3.3  碳纖維復(fù)合材料件的成型加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

成型加工技術(shù)是將原材料轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)件，碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用離不開成型加工技術(shù)的發(fā)展。不同的成型加工技術(shù)對構(gòu)件的性能會帶來較大的影響。

碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件的成型加工技術(shù)主要方向是實現(xiàn)高速高效化、節(jié)材批量化、清潔環(huán)?；?/span>

5.3.3.1  樹脂傳遞模塑(RTM) 成型加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動[6]

早期車用部件的生產(chǎn)采用手糊成型和噴射成型，但手糊和噴射工藝（開模模塑）嚴重污染環(huán)境，勞動強度大，制品的質(zhì)量難以控制，主要用于生產(chǎn)汽車零件中形狀簡單的部件，難以滿足汽車工業(yè)化生產(chǎn)和環(huán)保的要求。手糊成型是手工把纖維織物和樹脂交替地鋪層在已被覆好脫模劑和膠衣的模具上，然后用壓輥滾壓壓實脫泡，最后在常溫下固化成型。生產(chǎn)周期長，工作環(huán)境差，要求手藝嫻熟，適合制作汽車樣件或小批量構(gòu)件生產(chǎn)。隨著碳纖維復(fù)合材料件應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的拓展，手糊成型已不能適應(yīng)大批量汽車生產(chǎn)及清潔化生產(chǎn)的要求。

樹脂傳遞模塑(RTM)是取代手糊成型的綠色化加工技術(shù)，是世界上公認的低成本復(fù)合材料成型技術(shù)，已逐漸取代手糊工藝成為汽車零部件的重要成型方法。該工藝是將纖維經(jīng)預(yù)成型及預(yù)編織處理，碳纖維鋪放可按構(gòu)件的力學(xué)要求采取不同的排放型式，鋪放在模具型腔內(nèi)；合模后，設(shè)備用壓力將樹脂注入模腔，浸潤預(yù)編織的碳纖維，固化成型。一般采用多模、多工位機械注射模式，生產(chǎn)效率較高，適于批量生產(chǎn)方式。構(gòu)件表面粗糙度接近于模具型腔粗糙度，尺寸精度高，內(nèi)應(yīng)力低，可做結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件及鑲件，如汽車地板、車頂、發(fā)動機罩等。需要樹脂灌注設(shè)備及多套模具。為適于高質(zhì)量鋪放，一般采用立式合模機構(gòu)，上模為單模注射，下模為多個移動模。以雙模二工位為例，注射結(jié)束，移出放有構(gòu)件的下模，實現(xiàn)制品冷卻；同時移入另一放有碳纖維預(yù)編織件的下模至注射工位，實現(xiàn)注塑。適用于小批量、多品種的汽車結(jié)構(gòu)件，如發(fā)動機水箱、隔熱罩、發(fā)動機罩等。Schuler公司36000kN壓力的RTM成型設(shè)備，1個上模、2個下模的雙工位，合模面3.6×2.4m，1mm/s的定位速度，4m對角線合模面上0.05mm的平行度，上模的閉合的最高速度1000mm/s，氣缸驅(qū)動下模雙工位滑座的移動，位于四個臺角的伺服氣缸調(diào)整滑座的與上模的平行度，以達到可靠的抽真空的實現(xiàn)。

樹脂傳遞模塑(RTM)在成型過程中，按設(shè)計要求可用模具先形成所需形狀，再固化成型，所制結(jié)構(gòu)件不但整體性好，而且減少了零部件的數(shù)量及接頭等緊固件，節(jié)省了原材料、工時和模具費用，降低了制造成本，縮短了生產(chǎn)周期。

5.3.3.2 SMC成型加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

 SMC經(jīng)常被用作模壓復(fù)合材料制品的半成品。SMC成型工藝是將碳纖維片材按制品尺寸、形狀及厚度等要求裁剪，然后將多層片材疊合后放入金屬模具中進行加熱、加壓成型的方法。該工藝成型效率高、制品表面光潔、尺寸穩(wěn)定性好，適于大批量生產(chǎn)，性價比較高。SMC工藝的成功開發(fā)和機械化模壓技術(shù)的應(yīng)用使復(fù)合材料在汽車工業(yè)上的用量年增長率達到25%。SMC已被廣泛應(yīng)用于發(fā)動機罩、導(dǎo)風(fēng)罩、氣門罩殼、水箱部件、發(fā)動機隔音板、加熱蓋板、氣缸蓋、進氣支管、出水口外殼、水泵和燃料泵等汽車制件。

戴姆勒克萊斯勒公司開發(fā)的采用重疊加料來“混合”碳纖維和玻纖SMC材料的技術(shù)。采用含有55%無規(guī)則短切碳纖維的乙烯基酯SMC的2mm厚度的左右防護板支架，取代了15～20個金屬零件，使重量減輕了40磅，前端的剛度提高了22%。

麥格納國際公司的分部麥格納外殼公司開發(fā)了CFS—Z碳纖維片狀模塑料, 采用獨特的配方和生產(chǎn)技術(shù)，麥格納已能夠?qū)⑻祭w維加工和技術(shù)延伸到車身外部壁板。通過采用先進材料持續(xù)開發(fā)汽車零部件和系統(tǒng)，使麥格納能夠幫助其客戶滿足汽車和卡車燃油經(jīng)濟性和排放標(biāo)準(zhǔn)。麥格納外殼公司于2014年3月28日宣布，將為二款2016年型的汽車提供由碳纖維復(fù)合材料制造的汽車車身壁板。  

5.3.3.3 碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料件的熱壓成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

通用公司與日本帝人合作開發(fā)熱塑性碳纖維復(fù)合材料零部件60s 內(nèi)熱沖壓成型技術(shù)，計劃用于2015 年以后上市的面向普通客戶的主力車型。沖壓成型的熱可塑性樹脂可采用PP（聚丙烯）及PA（聚酰胺）等。碳纖維含浸而成的中間材料的基材（基片）方面，準(zhǔn)備了碳纖維單向定向排列的單向性基材、以及所有方向的強度都相等的等向性基材2種。以往的熱固性碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料件進行接合時，要使用螺栓。熱塑性碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料件，通過加熱即可使部件間相互熔接，解決了用螺栓接合時接合部位會產(chǎn)生振動以及龜裂的難題。成型的輕型車的車體骨架，重量降低到了采用鋼板時的約1/5。

中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、化學(xué)研究所等單位研制出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的連續(xù)碳纖維復(fù)合材料快速熱壓成型成套裝備，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)碳纖維復(fù)合材料汽車部件的自動化制備，效率達到56件/天，并分別采用APA6及PCBT熱塑性單體經(jīng)原位聚合成型制備出大尺寸復(fù)合材料汽車底板。該項目突破了碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成型關(guān)鍵技術(shù)，在復(fù)合材料體系、熱壓成型工藝、液態(tài)成型工藝、設(shè)計技術(shù)、連接技術(shù)以及關(guān)鍵裝備等方面取得重要進展。2014年4月26日，通過了由中國科學(xué)院科技發(fā)展促進局組織專家對中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、化學(xué)研究所等單位聯(lián)合承擔(dān)的中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目“碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成型技術(shù)研究”的現(xiàn)場技術(shù)驗收。

5.3.3.4 碳纖維復(fù)合材料注塑成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

    注塑碳纖維復(fù)合材料的構(gòu)件，同比玻璃纖維復(fù)合材料的重量可降低25%，而強度可提高約2倍。碳纖維復(fù)合材料實現(xiàn)注塑成型是碳纖維復(fù)合材料的重大科技進步，也是實現(xiàn)某些碳纖維復(fù)合材料件低成本批量化、擴大應(yīng)用范圍的科學(xué)發(fā)展。

5.3.3.4.1 注塑成型的碳纖維復(fù)合材料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動[7]

碳纖維復(fù)合材料的注塑成型取決于碳纖維復(fù)合材料注塑原料的開發(fā)。 碳纖維熔點在3000℃左右，本身不可注塑加工，只有碳纖維填充的塑料才可以注塑加工。碳纖維復(fù)合材料中碳纖維作為增強填充物，碳纖維的長度不超過2mm，可用成本較低的大絲束碳纖維，以降低原料成本。

目前，碳纖維價格昂貴，以科學(xué)經(jīng)濟的技術(shù)，加強碳纖維復(fù)合材料性能的研究，發(fā)揮碳纖維的最大效能，提高碳纖維復(fù)合材料件的力學(xué)性能，是碳纖維復(fù)合材料綠塑創(chuàng)新驅(qū)動的重點之一。按基體塑料的類型分為熱塑性和熱固性。

1）碳纖維增強熱塑性碳纖維復(fù)合塑料

以熱塑性塑料為基體、短碳纖維為增強分散質(zhì)。碳纖維增強熱塑性塑料易于成型加工及回收循環(huán)應(yīng)用，強度與剛性高，蠕變小，熱穩(wěn)定性高，線膨脹系數(shù)小，減摩耐磨，不損傷磨件，阻尼特性優(yōu)良。近年來，以熱塑性樹脂為基體的纖維增強熱塑性復(fù)合材料發(fā)展迅猛， 在世界范圍內(nèi)正掀起一股研究開發(fā)此類高性能復(fù)合材料的高潮。

典型的熱塑性碳纖維復(fù)合材料的注塑原料為碳纖維+PPS。美國復(fù)合材料生產(chǎn)商RTP公司成功推出一款新型碳纖維復(fù)合熱塑性工程塑料，該復(fù)合工程塑料基體由PEEK（聚醚醚銅）、高性能PPA、PPS（聚苯硫醚）以及PEI（聚醚酰亞胺）多種工程塑料樹脂復(fù)合而成，碳纖維的含量為20-40%，將耐高溫聚合物與纖維增強型材料有機結(jié)合，使新一代工程塑料的性能不但具備工程塑料所需的高抗沖擊性的機械性能，還繼承了碳纖維低密度、耐腐蝕、易成型的優(yōu)良性能。2013年10月，帝人公司宣布推出P系列熱塑性顆粒材料適用于復(fù)雜部件的注塑成型。2013年10月，東麗公司宣布推出新的碳纖維增強的聚苯硫醚（PPS）熱塑性注塑顆粒材料，該材料改進了碳纖維和PPS塑料接觸面的粘結(jié)性，提高了抗拉強度，使用該材料制備CFRTP部件，其抗拉強度與鋁鑄件相當(dāng)，質(zhì)量卻輕了近45%。

熱塑性樹脂具有樹脂價格便宜且生產(chǎn)效率高的特點。熱固性CFRP的代表性成型方法之一是RTM（Resin Transfer Molding，樹脂傳遞成型）法，這種方法的節(jié)拍時間最短也要幾分鐘。而對于熱塑性CFRP的片材，只要事先預(yù)熱，用1分鐘左右的節(jié)拍時間即可沖壓成型。由于汽車組裝工廠的節(jié)拍時間約為1分鐘，因此使用熱塑性CFRP可實現(xiàn)同步生產(chǎn)。熱塑性CFRP技術(shù)不僅可用于超級跑車等部分高檔車，而且還可用于大量生產(chǎn)車型。

2）熱固性碳纖維復(fù)合塑料

以熱固性塑料為基體，短碳纖維為增強分散質(zhì)以碳纖維及其織物為分散質(zhì)的纖維增強塑料。碳纖維及其織物與環(huán)氧、酚醛等樹脂制成的復(fù)合材料具有強度高、模量高、密度小、減摩耐磨、自潤滑、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱率大，耐水性好等特點。聚丙烯腈基碳纖維增強熱固性樹脂復(fù)合材料指的是由碳纖維作增強體，熱固性樹脂作為基質(zhì)的一類復(fù)合材料，是目前使用最為廣泛的樹脂基復(fù)合材料。

由于工裝模具成本低，熱固性材料系統(tǒng)對產(chǎn)量較低的應(yīng)用來說具有一定的優(yōu)勢。這種常常是新一級別車型、特種車輛或基于已有平臺的改款車的首選。由于樹脂固化時間長，整個周期時間也就相應(yīng)延長，因此將其應(yīng)用到高產(chǎn)量車輛上，其成本便會讓人望而卻步。

熱固性碳纖維復(fù)合塑料制件回收應(yīng)用的技術(shù)尚須創(chuàng)新。

3）碳纖維復(fù)合材料性能研究的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

強碳纖維復(fù)合材料性能重點研究下述方面：

碳纖維復(fù)合材料性能與基體塑料之間的關(guān)系；碳纖維填充率與碳纖維復(fù)合材料性能之間的關(guān)系；碳纖維長度與碳纖維復(fù)合材料性能之間的關(guān)系；碳纖維分布率及去向與碳纖維復(fù)合材料件性能之間的關(guān)系；成型工藝與碳纖維分布率及去向之間的關(guān)系；復(fù)合填充與碳纖維復(fù)合材料性能之間的關(guān)系。

5.3.3.4.2 碳纖維復(fù)合材料注塑技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動 

制品設(shè)計。碳纖維復(fù)合材料的注塑制品二次加工比較困難，比如在成型產(chǎn)品上鉆孔，普通的鉆頭，鉆幾個孔，鉆頭就磨損了。所以在注塑件設(shè)計時要避免二次機加工。

高耐磨注塑螺桿。碳纖維復(fù)合材料塑化對螺桿磨損增大，螺桿壽命有所減短。螺桿設(shè)計的剪切性能不要太強，防止破壞碳纖維的長度影響材料性能；螺桿的混煉性能應(yīng)加強，以提高熔融質(zhì)量。

成型模具。碳纖維成型時模具中使用的脫模劑，會使注塑時碳纖與塑料不能粘接，改良碳纖維成型的工藝，在碳纖維成型過程中，不使用脫模劑，使碳纖維復(fù)合塑料構(gòu)件表面成型后無脫模劑殘留。碳纖維復(fù)合塑料的流動性下降，在注塑時須相應(yīng)提高注射溫度。

5.3.3.4.3 高光無痕注塑成型技術(shù)應(yīng)用于碳纖維復(fù)合材料汽車件成型的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動 

提高碳纖維復(fù)合材料注塑構(gòu)件的表面質(zhì)量是注塑構(gòu)件的技術(shù)重點。高光無痕模具是一種以高溫蒸汽作為加熱介質(zhì)，通過急冷急熱控制系統(tǒng)控制模具溫度。普通的注塑成型技術(shù)，成型的碳纖維復(fù)合塑料構(gòu)件的外觀不是很好，而采用高光無痕注塑成型技術(shù)，由于模具表面高溫，使成型材料表面結(jié)晶比率增加，提高表面效果非常好。

5.3.3.5  3D打印成型技術(shù)應(yīng)用于碳纖維復(fù)合材料汽車件成型的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

   3D打印（3D printing）打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀90年代中期，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，之前這項技術(shù)只用于軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域，而近些年，3D打印技術(shù)已經(jīng)走進了汽車領(lǐng)域。美國LocalMotors公司與辛辛那提股份有限公司（CincinnatiIncorporated）、橡樹嶺國家實驗室（OakRidgeNationalLaboratory）以及SABIC通力合作，攜手研發(fā)了大尺寸增材制造(BAAM)機器加工SABIC材料并打印聚合物組件， SABIC的創(chuàng)新材料和加工知識，融合先進增材制造技術(shù)，解決創(chuàng)新成本過高的難題，其速度不僅比現(xiàn)有的增材制造機器快200-500倍，制造出的零部件的尺寸同時也大了10倍。

3D打印在汽車行業(yè)應(yīng)用的價值主要還是體現(xiàn)在設(shè)計與研發(fā)階段，能更好縮短設(shè)計與研發(fā)的過程，通過3D打印技術(shù)可以提高新車和零部件的設(shè)計與開發(fā)的效率，將設(shè)計師的理念更迅速轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實產(chǎn)品，特別是設(shè)計外觀方面，至少比圖紙來得直觀、可以觸碰，降低整體的開發(fā)成本；部分汽車零部件可以通過此類方式來降低損耗達到環(huán)保；整合汽車零部件數(shù)量，減少加工量，實現(xiàn)低碳排放型、清潔化制造加工。國際汽車制造巨頭，諸如福特、本田、寶馬、大眾、現(xiàn)代等公司的研發(fā)設(shè)計部門都已經(jīng)使用3D打印機來打印相關(guān)的零件做驗證甚至是打印一臺完整的車來驗證車輛的空氣動力學(xué)特性等重要參數(shù)；利用3D打印來改善制造環(huán)節(jié)，例如縮短生產(chǎn)時間、加速開發(fā)新型方向盤和儀表面板、定制概念車。

實現(xiàn)從打印模型到打印產(chǎn)品實際的質(zhì)的飛躍。“3D打印汽車之父”的美國人JimKor，2013年初，世界首款3D打印混合動力汽車Urbee 2面世，絕大多數(shù)零部件來自3D打印。美國Local Motors 公司與辛辛那提股份有限公司（Cincinnati Incorporated）、橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）以及SABIC 通力合作，攜手研發(fā)IMTS 2014 上全世界首款3D 打印汽車Strati 所需的技術(shù)和材料，在美國芝加哥2014年國際制造科技大展(IMTS) 上推出了全球首款3D打印電動汽車“Strati”，車重1200磅，寬近2m，長1.9m，全身材質(zhì)為碳纖維復(fù)合塑料、塑料，只有40多個零件，整個車體打印時間44h，從在展場打印到組裝完工，僅需不到五天時間。依靠電動能源，充一次電花費3.5小時，可以行駛大約100公里，最高時速可以達到80公里每小時。

3D打印汽車實現(xiàn)汽車個性化。未來，汽車工業(yè)將進入“個性化生產(chǎn)”時代，即產(chǎn)品將按照個別消費者的需要和喜好而度身訂造。傳統(tǒng)的汽車制造，模具占汽車制造成本的很高比例，不可能實現(xiàn)個性化。3D打印汽車圓了時尚人的只能在哆啦A夢動畫片里才能見到“特殊汽車”的夢。隨著3D打印的發(fā)展，我們很快便可見到款式更多樣化的汽車陸續(xù)在市場推出；塑料的多面性和靈活性，讓汽車廠商能基于同一款車和同一套零部件，配以不同的汽車外殼，迎合消費者的個人口味，此舉亦可同時減低廠商研發(fā)新型號汽車的成本。

3D打印汽車領(lǐng)域工業(yè)化應(yīng)用，其中關(guān)鍵是涉及到高強度、高剛度的3D打印的碳纖維復(fù)合塑料原料的復(fù)合技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。

未來3D打印汽車還會在動力、工藝、續(xù)航里程、車型等細節(jié)上再次突破。Local Motors公司正在研究用3D打印機打印出更大的汽車，到時候，3D打印版的SUV、MPV、跑車出現(xiàn)在人們的視野里也不是沒有可能。

5.3.3.6 碳纖維復(fù)合材料件的高速高效的浸漬成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

間隙浸漬成型技術(shù)。德國公司BREYER 發(fā)布了一種帶有新的模具技術(shù)的間隙浸漬機，這種新技術(shù)可以在15 分鐘內(nèi)生產(chǎn)出CFRP 汽車前箱蓋板。Plasan Carbon Composites公司是美國唯一的豪華轎車CFRP車體面板一級供應(yīng)商，同時自身擁有可將CFRP部件的生產(chǎn)成型時間縮短至17 min的技術(shù)。

預(yù)浸料壓縮模塑法。日本三菱麗陽公司開發(fā)的預(yù)浸料壓縮模塑法，采用熱固性環(huán)氧樹脂 (固化時間2~5min)預(yù)浸料預(yù)先成型坯，在模具加熱后用高壓機( 壓力2.9～9.8MP a )進行成型的方法。成型周期約10min，面向汽車部件批量生產(chǎn)成為可能。另外，由于高溫高壓壓力，所以制品表面平滑性很高，優(yōu)美涂裝是可能的，作為A級外板利用也是可行的。    

5.3.3.7 熱固性碳纖維復(fù)合材料件的連接技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

     材料連接：碳纖維復(fù)合材料屬于脆性材料，機械連接會產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成多種形式的失效，需要充分考慮復(fù)合材料連接部位的力學(xué)分布情況，設(shè)計連接位置及強度，另外碳纖維具有導(dǎo)電性能，與金屬部件連接會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，造成結(jié)構(gòu)失效，需要研究合適的膠接或機械連接材料，達到最好的裝配性能。碳纖維復(fù)合材料件的連接需要充分考慮連接部位的力學(xué)分布情況，科學(xué)設(shè)計連接位置及型式，以保證成型件的強度不被破壞。

加熱加壓連接法。碳纖維具有導(dǎo)電性能，與金屬部件連接會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，造成結(jié)構(gòu)失效，需要研究合適的膠接或機械連接材料，達到最好的裝配性。研發(fā)集熱板熔融、震動熔融、超音波熔融等為一體的加熱和加壓連接法，實現(xiàn)連接部位一體化的同時增加接合部的纖維體積分數(shù)，提高強度，避免容易對CFRTP材料產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損傷的鋼焊接技術(shù)。

粘結(jié)劑。陶氏汽車系統(tǒng)創(chuàng)新BETAFORCE結(jié)構(gòu)膠解決方案助力寶馬i3打造全碳纖維復(fù)合材料車身，保證膠層的連續(xù)發(fā)布，粘合面之間持續(xù)、緊密的結(jié)合，晾膠時間可根據(jù)安裝需求進行調(diào)節(jié)。

連接結(jié)構(gòu)。戴姆勒克萊斯勒公司在對各種重疊加料安排進行試驗后，設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)完善的連接界面，即使一次CF-SMC加料的末端夾心在兩次CF-SMC加料的末端之間，這很像一個舌榫接頭。搭接的長度為4in，尺寸更小，重量減輕6.5lb，同時又使門的凹彎處的剛度提高了2倍。

5.3.3.8碳纖維復(fù)合材料件的表面涂裝技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

碳纖維復(fù)合材料件的表面的光潔度，需要涂裝才能提高。澳大利亞公司Quickstep正在快速跟蹤其一項專利的噴射樹脂技術(shù)的商業(yè)化，該技術(shù)可以讓碳纖維復(fù)合材料汽車面板在幾分鐘內(nèi)就快速生產(chǎn)出來，并且成本低，從模具出來就具有較高的表面質(zhì)量。

5.3.3.9 碳纖維復(fù)合材料件的批量化高速成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動

成本是碳纖維應(yīng)用的最大阻礙，包括材料的成本、部件制造的成本、裝配的成本、車輛裝配因此改變而帶來的成本，以及涂裝系統(tǒng)因此改變而帶來的成本。

碳纖維復(fù)合材料件批量化生產(chǎn)是走向低成本化的發(fā)展方向。批量化涉及到碳纖維復(fù)合材料的種類及技術(shù)，成型設(shè)備及技術(shù)的開發(fā)。奔馳與日本東麗成立合資公司，開發(fā)短循環(huán) RTM技術(shù)，為戴姆勒公司轎車提供大批量生產(chǎn)的CFRP 部件。日本帝人公司正和通用汽車以及其他汽車生產(chǎn)商合作，開發(fā)快速批量化生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料部件，且生產(chǎn)周期不到1 分鐘。日本三菱麗陽成立合資公司，采用碳纖維車量產(chǎn)i3身；福特與陶氏化學(xué)合作，計劃2015 年開始在福特新車上批量采用碳纖維零部件，2020 年起大面積使用，最大能夠減輕車重340kg。 

5.3.4 碳纖維復(fù)合材料工程綠塑創(chuàng)新驅(qū)動的科學(xué)發(fā)展方向

隨著汽車領(lǐng)域?qū)μ祭w維復(fù)合材料的不斷研究和應(yīng)用，輕質(zhì)、高強的碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用成本下降，碳纖維復(fù)合材料零部件的應(yīng)用會越來越廣泛。

中國汽車制造業(yè)發(fā)展很快，但在應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料于汽車工業(yè)，遠遠落后于日本、歐美等工業(yè)發(fā)達國家，形成汽車“大國”，而非“強國”。汽車新一輪的革命，其中最突出的標(biāo)志是碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用?？梢灶A(yù)測，誰引領(lǐng)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)，誰就引領(lǐng)汽車的發(fā)展方向，誰就有汽車發(fā)展的話語權(quán)。

設(shè)計能力的綠塑創(chuàng)新：碳纖維復(fù)合材料可設(shè)計性強，零部件集成設(shè)計能力、碳纖維復(fù)合材料鋪層設(shè)計能力（包括鋪層數(shù)量、角度、層間結(jié)合方式）等都需要大量的經(jīng)驗積累，才能最大限度的發(fā)揮碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢。

成型工藝的綠塑創(chuàng)新。碳纖維通常經(jīng)過編織- 鋪貼- 與樹脂浸潤- 高溫成型，耗費大量勞力且生產(chǎn)效率較低，還需進一步優(yōu)化工藝或研究新的工藝，縮短加工周期。

碳纖維復(fù)合材料差異化。2013年10月，帝人宣布推出全新品牌CFRTPSereebo®，包括3 種系列中間材料。其中U系列（單向中間材料）可提供高定向強度；I系列（各向同性中間材料）可保證CFRTP制品形狀的均一和多方向上的高強度；P系列（熱塑性顆粒材料）適用于復(fù)雜部件的注塑成型，為將來在汽車上的全面應(yīng)用做鋪墊。

碳纖維隨著汽車制造商應(yīng)用面和數(shù)量的產(chǎn)能增加，其生產(chǎn)成本預(yù)計在未來3至5年內(nèi)顯著降低，我們不能等其價格降低了而開發(fā)應(yīng)用，現(xiàn)在應(yīng)積極投入開發(fā)研究，才能不落后于國際汽車制造的同行。

低成本工業(yè)用普通模量級（12K）碳纖維的開發(fā)。堅持自主創(chuàng)新是發(fā)展我國碳纖維的唯一出路。我國除了華皖碳纖維及少數(shù)科研院所具有完整的產(chǎn)業(yè)鏈外，絕大部分企業(yè)僅僅具有部分碳纖維及其制品的生產(chǎn)工藝。

5.3.5 碳纖維復(fù)合材料汽車領(lǐng)域應(yīng)用展望

目前，碳纖維的高價格阻礙了目前在汽車領(lǐng)域的大面積應(yīng)用。在未來10 年里，碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件的成本有望下降70%。

 寶馬和西格里將聯(lián)合投資1億歐元以上，用以將碳纖維的年產(chǎn)量由目前的3000噸倍增至6000噸。西格里公司一名高管認為，未來幾年中用于汽車的碳纖維零部件的生產(chǎn)成本有望得到大幅縮減，使得該材料成為一種能夠替代傳統(tǒng)鋼鐵或鋁材料的新的標(biāo)準(zhǔn)材料。西格里技術(shù)與創(chuàng)新負責(zé)人Hubert Jaeger認為，目前輕質(zhì)碳纖維零部件的平均成本為100歐元/千克，其中每千克的材料成本與制造成本分別為20歐元和80歐元，未來碳纖維材料的制造成本有望被削減九成，從而將其整體成本降至30歐元/千克以下。陶氏化學(xué)公司正在研發(fā)使用聚烯烴（如聚乙烯、聚丙烯）作為前軀體生產(chǎn)碳纖維，因為聚烯烴有可能將轉(zhuǎn)化率提高至70%到75%。如果物理性能能夠達標(biāo)，預(yù)計到2017年，在試線生產(chǎn)規(guī)模下成本可降至11美元/千克。

發(fā)展汽車碳纖維復(fù)合材料項目，不但可以提高碳纖維產(chǎn)品的附加值，還可通過延伸碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)碳纖維產(chǎn)品從上游到下游的生產(chǎn)、研發(fā)一體化，提高汽車產(chǎn)業(yè)鏈的競爭實力。

5.4 纖維復(fù)合材料注塑技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動的重點

纖維復(fù)合材料注塑應(yīng)用越來越廣泛。纖維在注塑成型過程中，纖維的取向、分布的均勻度、殘余長度、熔接痕的形貌、表面浮纖等直接影響到制品的力學(xué)性能及表面質(zhì)量，這些要素都與注塑技術(shù)相關(guān)。實現(xiàn)上述要素最佳的性能，綠塑創(chuàng)新注塑技術(shù)，達到降低玻璃纖維的填充率又得到制品理想的力學(xué)性能。

注塑技術(shù)研究重點：螺桿和噴嘴的構(gòu)型、注塑技術(shù)參數(shù)與制品的纖維殘余長度、分散性、以及制品力學(xué)性能之間的關(guān)系；成型過程中的纖維取向、熔接痕的形貌、表面浮纖等的變化規(guī)律；模具溫度與制品的表面質(zhì)量之間的關(guān)系。

加強注塑工藝與制品力學(xué)性能、表面質(zhì)量之間內(nèi)在要素的研究，提高綠塑創(chuàng)新的科技含量。例如，吳新明等[8]通過對長玻纖增強注塑聚醚醚酮復(fù)合材料加工工藝與力學(xué)性能的研究，得出冷卻速率、成型壓力、成型溫度及模具溫度對復(fù)合材料的力學(xué)性能及外觀的影響非常重要。當(dāng)模具溫度為1800C，注塑機料筒溫度為前段溫度3750C，中段溫度4250C，后段溫度4250C，注射壓力120MPa，保壓100MPa，背壓0.5MPa，冷卻速率為中速時，PEEK復(fù)合材料微觀形貌斷面規(guī)整，PEEK與玻纖結(jié)構(gòu)緊密，制品力學(xué)性能優(yōu)良，表面光滑，顏色正常，其綜合性能最佳。

提高設(shè)備的運行穩(wěn)定性及控制精度，穩(wěn)定制品質(zhì)量。例如，注塑速率波動，長纖維在噴嘴和流道出的剪切速率發(fā)生變化，纖維平均長度發(fā)生變化，制品的彎曲、拉伸、沖擊等力學(xué)性能發(fā)生變化。

注塑模擬軟件開發(fā)及應(yīng)用。模擬注塑參數(shù)對纖維的分布、長度等主要參數(shù)的變化趨勢，預(yù)測制品的力學(xué)性能，提高生產(chǎn)效率。通過模擬注塑參數(shù)設(shè)定實際工藝參數(shù)，通過對制品的力學(xué)性能的測試，修正實際工藝參數(shù)。

在線配混的擠注復(fù)合注射技術(shù)。擠出機的塑化混煉的優(yōu)異性能，與注射結(jié)合起來，組成在線混煉擠注復(fù)合系統(tǒng)。在線配混注射，混煉螺桿擠出機在工作中是連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的，克服了普通注塑機中由于螺桿的啟停和有效長度的變化而引起物料塑化和混煉質(zhì)量差異這一缺陷。纖維通過螺桿的旋轉(zhuǎn)帶入到均勻混合好的聚合物熔體中，不需要經(jīng)歷與固態(tài)塑料顆粒的摩擦和擠壓過程，減少了纖維在固體輸送和熔融過程中的損傷折斷，使配混過程相對比較溫和，保證了制品中的纖維最大長度，纖維的增強功能得到充分發(fā)揮。用戶可以根據(jù)需求，配混纖維比率。有利于以較小的纖維的配混率達到制品的強度和剛度，節(jié)約價格昂貴的纖維，降低制品成本。

三菱重工塑料技術(shù)公司（Mitsubishi Heavy Industries Plastic Technology）在“2014年日本國際塑料機械展覽會（IPF Japan）”上宣布，開發(fā)出了在即將成型的瞬間添加玻璃纖維及碳纖維等纖維，能夠以纖維長度較長的狀態(tài)來成型的射出成型機。 以前，要想以纖維較長的狀態(tài)進行射出成型，一般會使用混入了較長纖維的樹脂顆粒作為成型材料。而三菱重工塑料此次開發(fā)的射出成型機則是使用沒有添加強化纖維的樹脂顆粒，在顆粒于成型機內(nèi)熔化的階段，添加作為強化纖維的纖維束。這樣便可省去制造長纖維顆粒的工序，大幅削減材料成本。 三菱重工塑料將在已有的射出成型機“eM”系列中增加混入纖維的機構(gòu)，并備獨創(chuàng)形狀的螺桿。利用新開發(fā)的成型機制造的成型品的強度與原來使用長纖維顆粒時相比，為同等或以上水平。采用的樹脂為聚丙烯和聚酰胺，纖維可使用玻璃纖維和碳纖維。設(shè)想用于汽車的后門內(nèi)板、儀表板、油箱罩、翼子板及車頂?shù)却笮筒考某尚陀猛尽?/font>