碳纤维复合材料为汽车和卡车制造商提供了各种优势，包括比铝和钢更好的重量，更好的耐腐蚀性和更高的冲击强度。他们还提供更高的设计灵活性的工程师，并使它们能够显着减少组件中的零件数量。

复合材料重约五分之一多达钢，但在劲度和强度方面是相当的，这取决于纤维级和取向。他们必须在50％以上，以减轻车重的潜力。

但是，缺点是复合材料的陡峭的价格标签;他们目前的成本比钢材更。碳纤维部分也需要更长的时间，以产生比传统的钢冲压件，其可在数秒内冲出。

密歇根州立大学综合车辆研究中心（CVRC）的工程师正在解决这些挑战。

复合材料在密歇根州的国家没有什么新鲜事。事实上，学校一直在学习超过25年的话题。然而，直到最近，大多数活动都专注于航空航天和军事应用。

“我们工作的主要驱动力现在是基于汽车行业轻量化的活动，”马丁·霍利博士，化学工程与材料科学教授谁担任CVRC主任。“我们在与工程的复合材料与结构中心，这是一个多学科研究机构的大学一起工作。

“CVRC是重量级，耐用，经济高效和安全车辆复合材料的研究，设计和实施的卓越中心，”霍利添加了霍利。“我们的研究努力包括乘用车和重型卡车。”

CVRC位于校外2万平方英尺的校外位置。它包括10名教师和25名研究生，他们正在研究各种各样的项目。大多数活动集中在一般的碳纤维复合材料上，特别是身体和底盘组分。

该设施设有国家的先进实验室测试强度，冲击和复合材料的疲劳特性。工程师也正在开发使用低成本，非高压釜方法，如真空辅助树脂传递模塑（VARTM）新的生产工艺。

“在Vartm过程中，干燥，净形纤维纺织品增强件用液体树脂注入并在一步中固化，以产生结构部分，”霍利解释说。“正在设计和制造仪表的工具，用于模型验证和原型复合结构的制造。

“VARTM将允许汽车制造商做出更复杂的零件，可以通过减少零件数量简化装配，补充说：”霍利。“最大的挑战是如何做到这一点在高速方式，是符合成本效益和可行的。”

霍利和他的同事们也正在开发的仿真模型来分析温度和压力变化。我们的目标是提供一个更深入的了解复合材料通过在制造过程中发生的热，化学，物理和机械加工工艺的影响。

“新型的复合连接技术对我们来说是另一个重要的重点，”霍利说。“关节，无论是机械，粘合剂还是杂交，都对复合结构的性能至关重要，因为即使它们产生显着的应力浓度，它们也转移高负荷。结构故障通常源于关节。

“我们研究了螺栓的关节，因为他们广泛应用于厚厚的综合部分，”霍利加入。“关节的设计和优化需要创造性思维，复杂的数值分析和广泛的实验验证。我们进行三维静态和动态有限元分析，再加上新颖的验证实验方法。

“此外，我们已经获得专利的一些粘接技术，”霍利指出。“我们希望成为未来的主要复合材料连接技术。”

密歇根州也领导着先进复合材料制造业创新研究所的轻型和重型车辆组件，这是橡树岭国家实验室被捕获的7000万美元的联邦计划。

而且，学校目前正在建立底特律市中心的新型原型工厂。“当它在今年晚些时候开放时，实验室将帮助我们转移一些我们在校园开发的一些复合技术直接到汽车行业，”霍利说。

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