【专业讲堂】详细盘点碳纤维的主要特性及其在宝马汽车中的应用与加工
碳纤维的特性是什么？
碳纤维的许多优点使它有别于其他材料。其优点之一是高刚性。碳纤维材料的结构非常稳定。碳纤维汽车零部件能够吸收大量的冲击能量。这意味着，在适当的地方使用碳纤维有助于提高车辆的安全性。
碳纤维的另一个优点是它的低比重。铝是最常见的轻金属之一，但是由铝制成的车身部件比相应的碳纤维结构件重20%到30%，而钢结构件的重量则可以增加到50%。重量越轻意味着所用的燃料或电力就越少，从而减少碳足迹；也可以通过使用碳纤维进一步提高运动型车辆的性能。
由 CFRP 制成的 BMW i8 侧车架
碳纤维的其他优点包括能够生产出几乎任何所需形状的零件，具有优异的耐腐蚀性和使用寿命、低热膨胀性以及持久的耐温性和疲劳强度。这些特性超过了碳纤维生产是劳动密集型的缺点——碳纤维的成本会随着产量的增加和创新的推进而下降。
位于德国莱比锡 BMW 工厂的 CFRP BMW i3 车身被运送到下一个生产步骤
碳纤维是汽车制造中使用的材料之一，其重要性只会随着时间的推移而增加。设计师喜欢它的每一个方面：在内饰或作为其他附件，这种深色材料会散发出古典和运动气息。工程师们对碳纤维充满热情，同样因为它以低比重保证了高强度和刚度。
在汽车前部，可以轻易的发现碳纤维材料
碳纤维非常适用于需要稳定且重量轻的部件，这就是为什么碳纤维通常会应用于航空航天以及飞机、船只和自行车的制造。在汽车制造中，碳纤维与以前的许多材料一样，已经从赛车走向大规模生产。由于在赛车运动中每减轻一盎司的重量都很重要，因此轻量化结构是开发赛车的基本前提之一。
外后视镜也使用了碳纤维
在宝马汽车中，碳纤维材料可以用于BMW M车型的车顶和可见碳纤维结构的其他性能部件。这里将主要关注一些可见碳纤维的结构部件。碳纤维用于宝马7系的车身部件，在此之前也用于BMW i8和最引人注目的BMW i3。在这款电动汽车里，整个车身由碳纤维制成。
碳纤维汽车结构件是如何加工的？
制造汽车结构件的主要原料是碳纤维和一种由热固性塑料组成的基体结构。树脂基体大多用于连接纤维并填充它们之间的空间。由于合成树脂在室温下经过长时间后会开始交联，因此通常会在-18°C温度下储存，在进行加工前的一天左右将其加热到室温。
碳纤维本身非常薄，通常只有头发直径的十分之一。纤维铺设的方向对稳定性至关重要：碳结构在纤维方向上是非常坚硬的。在结构部件的下一步中，数千根单丝组成的束丝碳纤维会制造成不同纤维取向的扁平织物，以实现各个方向的刚性。
这些织物会被依次放入模具，然后“烘烤”。在这个被称为高压釜的工艺步骤中，热固性基体在120°C、高压下固化，持续时间约为2小时。树脂发生交联，使组分最终成形。其最终结果是碳纤维汽车零件可以结合在一起，形成更大的元素（车身）。对于可见的结构件会涂上一层清漆，这确保了特征结构的碳形式仍然可见，同时，材料得到保护。加工示意图如下图所示：
综上所述，除了碳纤维之外，没有其他材料可以以这种减轻重量的方式使用，同时提供这些机械性能。除此之外，如BMW M的高性能部件中碳纤维具有独特的外观。