全球汽車制造商都面臨著極具挑戰(zhàn)性的燃油經(jīng)濟性和溫室氣體排放新法規(guī)要求。在北美，到2025年，轎車必須達到54.5英里/加侖(每100公里4.32升)的平均燃料經(jīng)濟性(CAFE)標準要求。在歐盟，到2021年將要求輕型車輛新車二氧化碳排放量減少到95克/公里，否則會面臨數(shù)額巨大的罰款。

這些法規(guī)迫使OEM及其供應商進行開發(fā)，旨在提高推進系統(tǒng)(傳統(tǒng)內(nèi)燃機(ICE)和替代動力總成，如混合動力、插電式電動車輛和燃料電池車輛)的能效，以及大幅減輕轎車和輕量卡車的重量。

在要不斷滿足這些新效率標準的同時，汽車制造商既不能降低車輛的安全性、消費者舒適性/方便性或耐久性，也不能由于研究或生產(chǎn)成本高而使車輛售價超出大多數(shù)消費者的承受能力。

盡管復合材料和增強塑料當前在傳統(tǒng)轎車中所占的質(zhì)量百分數(shù)并不大，但專家預測，未來10年，聚合物材料在更多的車輛結構領域將起到更大的作用。但是，為了實現(xiàn)這些目標，分析工具要更加穩(wěn)定、精確，避免因部件過度設計而增加成本和重量;在薄壁斷面中材料要起更大的作用;生產(chǎn)工藝速度要更快、效率要更高，尤其是對于熱固性材料。

最近，許多工藝創(chuàng)新催生了一些著名的應用進步。更快的加工工藝有助于降低配件系統(tǒng)的成本，從而使聚合物材料相比鋼材和輕質(zhì)鋁、鎂具有更強的成本競爭能力。SPE汽車創(chuàng)新大獎賽上最近的幾名獲獎者就是這些進步的典范。

工藝進步助推聚合物復合材料在更多的結構部件中取代金屬，如新型Corvette Stingray車上的粘接發(fā)動機罩和車頂總成(照片經(jīng)通用汽車公司許可使用)。

碳復合材料進入中等批量生產(chǎn)

碳纖維增強塑料(CFRP)有較大的強度/重量比，并具有優(yōu)異的防碰撞性能，是理想的材料。它們已經(jīng)在賽車和街道上合法使用的超級跑車中的結構件和半結構件中起著重要作用，不僅提高了性能，延長了加油間隔時間，而且在發(fā)生碰撞事故時駕駛員具有更高的安全性。

但是，熱固性碳纖維復合材料是非常昂貴的材料，因為原料纖維成本高，再加上生產(chǎn)工藝速度慢，一般采用真空袋/高壓釜系統(tǒng)加工預浸漬纖維(預浸料坯)，或通過樹脂熔滲或樹脂傳遞成型(RTM)工藝灌注和模塑纖維型坯。因此，CFRP材料一般僅用于對性能要求極高的場合(高性能跑車和超級跑車)或者其高端標志與增加的成本相匹配的場合。

樹脂供應商與合作開發(fā)公司BASF進行了大量的計算機仿真來設計部件，部件中將織物層(由聚酰胺6預浸漬的連續(xù)玻璃纖維成型)與不連續(xù)(剪斷)的玻璃纖維和PA6基體復合模塑到一起。

采用材料加工商Reinart公司開發(fā)的復合注塑工藝制造部件。首先，預切、預浸漬的復合材料嵌件由機械手放置到注塑模具中。之后，彈出一個紅外(IR)加熱器對冷片材進行預熱，確保與復合模塑的短玻璃纖維/PA6具有良好的粘合性能。最后，IR加熱器返回其原始位置，模具閉合，對嵌件進行三維成型，同時與沖擊改性短纖維PA6復合模塑，成型加強肋、邊緣、附屬結構及其他連續(xù)纖維不易充填的結構部分。

由于在脫模、修剪后，座椅底座上要安裝減振件和裝飾件，所以這種隱藏部件的外觀不重要。但是，對于一些可見應用場合，如果要求有較高的表面質(zhì)量，可以采用復合模塑或聚合物薄膜。

用于電動車電池的無VOC復合材料

為了防止電動車輛(EV)電池在發(fā)生重大事故時損壞，通用汽車公司的Chevrolet Spark EV采用了一種無有機揮發(fā)物的復合材料電池殼體。

由于EV電池尺寸和重量較大，一般設置在后方較低的位置，所以復雜形狀的復合材料殼體(也有大的復合材料與金屬的接合處)要滿足多種極苛刻的性能要求。其中包括30°電池偏移不損壞，側面沖擊，以及車輛后部電池碰撞試驗;沿x, y, z軸的50克脈沖沖擊波;碰撞后整套裝置完整性;耐火試驗;3米跌落試驗(底部/端部);1米水浸泡試驗等。

為了滿足所有這些要求，據(jù)說研發(fā)團隊需要設計新材料、生產(chǎn)工藝、模塑成型后的處理工藝，以及非破壞性測試方法。用于該場合的材料是玻璃布/乙烯基酯預浸料。

值得注意的是，預浸料采用了工業(yè)界首個無VOC的乙烯基酯(由Continental Structural Plastics (CSP)公司配混)，提供疊合、組裝成三維型坯，存放，之后模壓部件整個過程中所需的較長使用期。

與短纖維相比，連續(xù)纖維/織物增強可賦予較高的機械性能;織物粗紋可保證良好的浸潤/浸漬性能。特殊設計的疊合方式可保證能夠充填具有復雜設計細節(jié)的復雜斷面，電池殼體由CSP公司模壓制造，比過去的金屬殼體輕40%，而且其不會被腐蝕，不導電。

10年開發(fā)：全烯烴提升式門

       日產(chǎn)汽車2014年型Nissan Rogue混合型多用途車輛(CUV)經(jīng)過10年開發(fā)的全烯烴提升式門(后開車門)就是一個通過多種材料復合，充分利用每種材料性能，高效利用增強熱塑性塑料的一個很好的例子。

這種粘合注塑總成的內(nèi)、外門板完全由聚合物和聚烯烴制造，所以車輛達到使用壽命后整個結構都可以回收。

噴漆A類外門板由利安德巴塞爾工業(yè)(LyondellBasell)具有極高熔體流動性、高剛度、高沖擊性能、礦物填料填充熱塑性聚烯烴(TPO)牌號制造(據(jù)說是北美首次在外部提升式門中使用這種材料)。

內(nèi)結構門采用先進復合材料公司(Advanced Composites, Inc)的注塑成型著色(MIC)長纖維熱塑性聚丙烯(LFT-PP)制造，部件的內(nèi)表面不需噴漆，降低了成本，減少了漆排放物。兩板門由與烯烴相容的結構粘合劑粘接。

與傳統(tǒng)的沖壓鋼結構相比，新型提升式門重量輕30%，不僅可提高車輛的燃油經(jīng)濟性，而且易于開、關(所需的力較小)，這對消費者而言又是一個優(yōu)點。由于部件是整體結構，廢品率低，而且注塑廢料可以重新使用，所以汽車制造商稱，外門板的原材料成本降低了35%。日立化成公司是提升式門的系統(tǒng)供應商，門板由Magna-Decostar公司模壓。

由于新配方材料和新成型工藝降低了部件和模具的成本，縮短了成型周期時間，減輕了重量，同時增大了設計自由度，提高了部件集成度，增強的耐腐蝕性，且部件不易損壞，長期具有漂亮的外觀，所以，正如這些榮獲大獎的應用所反映的，汽車復合材料的用量在不斷增加。

Trans Tech International公司總裁，資深汽車復合材料專家Gary Lownsdale解釋說：“過去常常是工藝限制了成型周期時間和部件成本。現(xiàn)在成型技術已經(jīng)跟上了樹脂技術的發(fā)展步伐，尤其是對于熱固性材料，發(fā)展的阻礙因素是需求快速固化的聚合物。”