'保時捷將弗勞恩霍夫WKI的生物材料用於小批量生產'

生物概念汽車的駕駛員側和乘員側的車門以及後翼子板均採用一種有機纖維混合物製成

汽車製造商保時捷正在利用有機材料在汽車製造應用中的優勢，新款718 Cayman GT4 Clubsport就採用了天然纖維複合材料製成的車身部件。

作為弗勞恩霍夫木材研究所Wilhelm-Klauditz-Institut （簡稱“WKI”）的一部分，木纖維研究應用中心HOFZET與漢諾威應用科學大學的生物塑料和生物複合材料研究所（簡稱“IfBB”）合作，共同開發了這種天然纖維複合材料。

註冊統計表明，新型汽車正變得越來越重，比如，這是由於增加了安全功能和更多的電子設備。

重量的增加意味著燃油消耗的增加，這與減少CO₂排放的總體目標背道而馳。

重量也是電動汽車的一個重要因素，因為為了最大程度地延長續航里程，電動汽車通常需要更大的從而更重的電池。

因此，輕量化設計的新進展，是確保真正實現高效電動汽車的絕對先決條件。

根據麥肯錫商業顧問的一項研究，到2030年，汽車中輕型零部件的比重將從30%增加到70%，以抵消由電動驅動和電機帶來的汽車重量的增加。

到目前為止，最受歡迎的解決方案是輕質鋼材和碳纖維增強塑料，但這類解決方案也有其缺點：首先，在機械加工、維修和回收方面面臨著巨大的挑戰；其次，製造這些材料本身是高耗能的，從而減弱了減重所帶來的積極的環保效應。

對碳纖維的良好補充

因此，弗勞恩霍夫WKI的研究人員們提出了“是否有其他纖維材料可用於減輕部件重量，而僅在能體現結構優勢之處使用碳纖維”的問題。

他們從技術性能、可用性以及成本效益等諸多方面研究了各種現有的生態材料，因為一個可行的行業解決方案必須擁有積極的技術、生態和經濟影響。

天然纖維增強塑料則給出了答案。

作為有機複合材料的組成部分，植物纖維是用於輕量化車身的一種可持續的替代材料。

這種生物成分改善了工業級高性能複合材料在製造、使用和處理過程中對生態的影響。

從經濟上講，使用可再生原材料是有益的，因為天然亞麻、大麻、木材和黃麻纖維比碳纖維便宜，而且製造所需的能源較少，這樣，減重不會帶來過高的價格。

在工業化的加工以及在汽車上的應用方面還有其他優勢：這種有機複合材料自然生長的結構賦予了材料聲阻性能並減少了分離，這在發生碰撞的情況下很重要。

保時捷開始量產

這些論點足以使保時捷信服。

與保時捷賽車部門聯合，弗勞恩霍夫WKI 的科學家們首先利用德國“Four Motors”賽車隊的移動開發實驗室，在一輛保時捷Cayman GT4 Clubsport 上對有機材料進行了極端條件下的批量準備測試。

“第三代的‘生態概念汽車’自2015年以來就一直在賽道上運行。這些測試將極端應力的優勢與經改裝後也可以在街道上通行的車輛結合起來。與保時捷公司的合作還使開發得以在汽車製造商的現實條件下進行。”弗勞恩霍夫WKI 的木纖維研究應用中心HOFZET 的項目經理Ole Hansen表示，“我們已經在過去的4年中不斷地提高了材料性能。”

德國聯邦食品與農業部BMEL從一開始就認識到了天然纖維的潛在優勢，而且作為戰略合作伙伴，直到今天仍然伴隨著這個項目。

在可再生資源中央協調機構Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.（簡稱“FNR”）的“可再生資源”資助項目中，BMEL推動開發了輕量化的生物部件。

通過整合多年的“生物概念汽車”經驗，開發出了用於新款718 Cayman GT4 Clubsport部件的材料，第一個量產的汽車採用了天然纖維複合材料製成的車身部件。

駕駛員側和乘員側的車門以及後翼子板均由一種有機纖維的混合物製成。

總之， Cayman是一款真正輕質的汽車，僅重1320kg。

由於用有機複合材料取代了鋼，使得車門減重60%。

生物基複合材料作為輕量化汽車車身的可持續替代材料的優勢

該複合材料由有機纖維增強的熱固性聚合物基體系統構成，一種有機纖維網格布得到了應用，這是因為這種原材料很容易得到，它具有很高的拉伸強度，而且非常細、均勻且可懸垂，易於擬合部件的形狀。

大批量生產的基礎

這些方面是實現大批量生產的先決條件。

弗勞恩霍夫WKI還在研究中考慮了其他因素，包括報廢回收或再利用的概念，以及對大量生產的部件進行擴大生產的方法。

“在賽道的極端條件下進行了大量測試後，我們繼續評估了我們的部件，最終得出結論，這些有益於生態的有機材料達到了量產的標準。” Ole Hansen補充道。

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