隨著環(huán)保和節(jié)能減排需求的不斷增加，全球汽車行業(yè)正在尋求多樣化的輕量化解決方案?；上沦|(zhì)量的減重需求尤為突出，而作為簧下質(zhì)量的重要組成部分，車輪在汽車整體質(zhì)量中占據(jù)很大比重，減重的有效途徑之一就是采用碳纖維輪轂。隨著原材料和制造成本的下降，原本造價高昂、僅用于豪華或超豪華車型的碳纖維輪轂正在逐步“下探”。

需要指出的是，碳纖維在汽車行業(yè)并不是什么新鮮事物，在汽車車身及多個部件上早已得到應用，例如2013年上市的寶馬i3的車身、底盤等部位就采用了碳纖維材料。

當前，隨著汽車行業(yè)加快向電動化轉(zhuǎn)型，一些制造工程上的挑戰(zhàn)正從內(nèi)燃機汽車轉(zhuǎn)移到電動汽車上。減重、改善空氣動力學性能和降低噪聲，這可能是當代汽車工程師在研發(fā)電動汽車時面臨的三大非動力系統(tǒng)挑戰(zhàn)。與內(nèi)燃機汽車相比，電動汽車的零部件少得多，但它們并不一定比內(nèi)燃機汽車更輕。事實上，很多電動汽車比同級的內(nèi)燃機汽車更重，因為它們配裝了“大塊頭”電池組。例如，通用汽車不久前推出的全新GMC悍馬電動皮卡重量高達9046磅（約合4.1噸）。

另外，近年來，不少越野車和皮卡的輪轂尺寸和重量都在大幅增加。一些大型SUV的輪轂尺寸為22英寸（約合55.9厘米），個別甚至超過30英寸（約合76.2厘米），這就使得一個車輪的重量達到近100磅（約合45公斤），也就是說一輛車的車輪重量就達到400磅（約合181公斤）。不少車企在為新車配裝更大的輪轂和輪胎。例如，雪佛蘭在今年8月中旬發(fā)布了一款新車預告，稱基于通用Ultium電動汽車平臺打造的雪佛蘭索羅德電動皮卡將搭載四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并可選裝24英寸（約合61厘米）大輪轂。

在這種情況下，碳纖維在車輪上的減重引發(fā)業(yè)內(nèi)關(guān)注?？偛课挥诎拇罄麃喌腃arbon Revolution（碳革命）是一家技術(shù)較為領(lǐng)先的一體式碳纖維復合材料汽車車輪制造商，其首席執(zhí)行官杰克·丁格爾表示，碳纖維輪轂較鋁制輪轂要輕40％～50％，一套碳纖維輪轂可以使車輛減重88～110磅（約合40～50公斤）。這是一個相當大的數(shù)字，畢竟底盤和車身工程師為了減輕1公斤重量都要絞盡腦汁。

對于碳纖維來說，與其出色的輕量化效應同樣出名的是其高昂的成本。在售后市場，一套碳革命公司的碳纖維輪轂價格往往在1萬美元以上。因此，雖然碳纖維輪轂已經(jīng)不算是新鮮事物，但大多仍是作為昂貴的選裝配置，用于售價10萬美元以上的豪華車型，包括奧迪、寶馬、保時捷、邁凱倫、賓利、法拉利等品牌。

當前，不少全球享有盛譽的經(jīng)典跑車在都使用碳革命公司的碳纖維復合材料車輪，例如福特野馬謝爾比GT350R、法拉利488 Pista等高端跑車。其中，前者將原本每個重14.98公斤的鋁合金輪轂替換成8.17公斤的碳纖維輪轂后，全車減重27.24公斤，從而顯著改善了車輛的操控性能。價格方面，福特野馬謝爾比GT350R跑車采用的一套碳纖維車輪售價約為1.5萬美元。

“如果一輛汽車車輪較大，會讓人覺得方向盤很重。如果車輪較輕，就可以獲得更好的轉(zhuǎn)向反應，同時剎車更輕松?！碧几锩颈泵栏笨偛昧_恩·柯林斯表示，“如果在車輛的關(guān)鍵部位——輪轂輕量化方面取得卓越成效，車企就可以不用太糾結(jié)懸掛和車身附件的重量了。這樣看來，雖然碳纖維輪轂售價不菲，但貴得有道理?！笨铝炙乖歉Ｌ仄嚨妆P研發(fā)部門負責人。

據(jù)了解，通過使用碳纖維輪轂，車輪重量大幅減輕，跑車得以實現(xiàn)更加優(yōu)異的操控性能。由于碳纖維車輪慣性更小，汽車轉(zhuǎn)向感和牽引力都會得到改進，無論是加速還是制動，反應都更快。

此外，里程焦慮是很多潛在消費者對于購買電動汽車較為猶豫的重要因素之一，雖然電動汽車的續(xù)駛里程主要取決于電池，但其他因素也會對此產(chǎn)生影響。而輕量化的碳纖維車輪能夠大幅減少汽車每次加速或減速時車輪旋轉(zhuǎn)帶來的能耗，也在最大限度延長了電動汽車的續(xù)駛里程。

丁格爾還進一步介紹說，碳革命公司的一體式碳纖維輪轂設計，有助于進一步減輕重量，并提升強度。他強調(diào)，“一體式”并不是指單片碳纖維。相反，該公司的一體式碳纖維輪轂是由幾塊碳纖維通過注入樹脂后粘合在一起，這種一體式碳纖維輪轂不僅比鋁制輪轂更輕，而且比目前市場上多數(shù)大規(guī)模量產(chǎn)輪轂所用的材料要堅固13倍。碳纖維輪轂的另一個好處是可以降低噪聲，尤其是在電動汽車上。丁格爾解釋說：“碳纖維復合材料非常堅硬，阻尼性能很好，可以顯著降低車輛噪聲。根據(jù)測試，采用碳纖維輪轂的汽車，噪聲至少可以降低5分貝?！?/span>

碳纖維也成為很多超豪華以及豪華品牌新車的重要宣傳賣點。例如，今年5月，法拉利發(fā)布了基于812 Superfast車型打造的終極性能版——812 Competizione及其敞篷版。碳纖維材料被廣泛應用于新車的前保險杠、后保險杠、后擾流板、進氣口等多個部位，同時新車還采用全碳纖維輪轂，據(jù)稱比同類合金輪轂要輕42％。

除了跑車外，還有一些豪華品牌的輕卡、SUV等車型都采用了碳纖維輪轂。例如，不久前賓利聯(lián)合意大利Bucci Composites復合材料供應商歷經(jīng)5年研發(fā)，為添越SUV打造了一款定制的22英寸（約合55.9厘米）碳纖維輪轂，每個車輪減重6公斤?！拔覀兣c賓利密切合作，開發(fā)了一款滿足車身結(jié)構(gòu)和美學設計要求，同時具備出色性能的輪轂。Bucci Composites總經(jīng)理安德烈·彼得斯奇說：“對于我們來說，這只是個開始，我們將在高端汽車和售后市場嶄露頭角，打響知名度?！?/span>

“當我們建立碳纖維業(yè)務時，我們的目標是創(chuàng)造一種顛覆性技術(shù)，并使之得到大規(guī)模應用。因此，我們必須使得流程自動化，大幅縮短碳纖維輪轂的生產(chǎn)時間、降低制造成本。”丁格爾說，“我們一直希望該技術(shù)能夠得到更廣泛的應用，不僅僅局限于超豪華或豪華品牌，而是能走向主流市場。”據(jù)了解，碳纖維車輪的制造需要高精度的碳纖維鋪放和高壓成型技術(shù)，該公司擁有約50項與碳纖維車輪產(chǎn)品及制造工藝相關(guān)的專利，并希望通過改進制造工藝，提高效率。為此，碳革命公司不僅開發(fā)了高度自動化的生產(chǎn)線，還廣泛使用機器學習和人工智能技術(shù)來優(yōu)化生產(chǎn)制造流程。

“如果生產(chǎn)制造流程完全自動化，那么每條生產(chǎn)線每年可生產(chǎn)15萬個輪轂。實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，就可以大幅降低成本?！倍「駹栒f，該公司希望能在價格方面“顛覆”市場，一旦產(chǎn)量增加，碳纖維輪轂的成本將非常接近鋁制輪轂。未來幾個月，將有數(shù)款采用碳革命公司碳纖維輪轂的SUV陸續(xù)上市，而且該公司還將為1款電動汽車提供大尺寸碳纖維輪轂。

“雖然現(xiàn)在碳纖維車輪看起來就像車輪界的‘魚子醬’，但我們希望通過規(guī)模經(jīng)濟來降低成本，讓它變得更加普及?！倍「駹栴A測，通過增加產(chǎn)量、降低成本，到2035年，碳纖維輪轂將從鋁制輪轂那里奪得15％的市場份額。

事實上，早在3年前，碳革命公司與澳大利亞迪肯大學展開一項耗資1500萬美元的合作研發(fā)項目，為全球汽車行業(yè)開發(fā)創(chuàng)新的復合材料輪轂，涉及的合作包括樹脂和纖維在內(nèi)的原材料研發(fā)、復合材料系統(tǒng)和先進工藝研發(fā)、自動化生產(chǎn)技術(shù)和工業(yè)化量產(chǎn)技術(shù)等。丁格爾當時就表示，該項目有助于該公司提升產(chǎn)品產(chǎn)量，并帶動其產(chǎn)品向海外市場出口。

顯而易見，考慮到成本、技術(shù)等因素，短期內(nèi)鋼鋁輪轂仍將是市場上的主流，但碳革命、Bucci Composites等公司已經(jīng)開始籌備在一些備受市場矚目的主流車型上安裝其碳纖維輪轂。此舉將迫使鋁制和鋼制輪轂制造商也積極行動起來，努力“瘦身”。