自動車車体の軽量化は、主に車体構造の設計と材料の選択・代替の2つの側面から始まります。 材料の軽量化の観点からは、高張力鋼、マグネシウム、アルミニウム、プラスチックが自動車の主要な材料の組み合わせとして今でも使用されています。 その中でも炭素繊維は最も優れており、その利点は鋼材をほぼ完全に置き換えることができます。 中でも、樹脂と金属を母材とする複合材料の車体への適用は比較的成熟しており、車体製造において多くの利点を持っています。
1. 強度が高い。 炭素繊維複合材料は、現在一般的に使用されている材料の中で最も高い比弾性率と比強度を持っています。 高張力鋼と同等の強度と剛性を備えた部品を製造する場合、重量を約70％削減できます。
2.耐疲労性に優れています。 炭素繊維複合材料は耐疲労性に優れています。 疲労荷重による破壊は材料の内部亀裂の拡大の結果であるため、炭素繊維複合材料の炭素繊維とマトリックスの界面は疲労亀裂の拡大を効果的に防止でき、外部荷重は強化繊維によって支えられます。 したがって、疲労強度限界は金属材料や他の材料に比べて高くなります。 非金属材料ははるかに高いです。
3. 優れた衝突エネルギー吸収。 炭素繊維複合材料は、自動車用金属材料の最も理想的な代替品です。 衝突時のエネルギー吸収率はアルミやスチールの4～5倍。 強度や剛性を損なうことなく、耐衝突性能を維持しながら車体の質量を軽減することができます。 軽量化による車両の安全性低下のリスクを大幅に軽減します。
4.優れた製造プロセス。 炭素繊維複合材料は優れた職人技とデザイン性を備えています。 CFRP 材料の形状、配置、含有量を調整することで、コンポーネントの強度、剛性、その他の性能要件を満たすことができます。 金型を使用して製造できるコンポーネントは一度に形成できるため、留め具の数が減り、接合部の数が大幅に増加し、材料の利用率が大幅に向上します。