纤维增强聚合物（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）由塑料聚合树脂及增强纤维复合而成，这种复合材料融合了原有材料的特性，力学性能较好，具有抗冲击性好、耐腐蚀性强、密度低等优点，已经被广泛应用于航空航天、风力发电、飞机制造等领域。近年来则被不断推广应用至汽车行业，助推车身结构的优化及减重，其中，碳纤维复合材料（CFRP）和玻璃纤维复合材料（GFRP）是车身轻量化应用中的两大主流。

HRC集团位于复合材料研发领域的行业前列，拥有世界先进的复合材料加工成型生产技术，旗下江苏亨睿碳纤维科技有限公司则致力于汽车碳纤维部件和总成的工程设计和量产。HRC集团技术研究院常务副院长、江苏亨睿碳纤维科技有限公司总工程师宋东辉博士表示，将碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料用于汽车覆盖件、结构零部件、座舱轻量化等领域，可以产生非常明显的减重效果。

宋东辉博士 HRC集团技术研究院常务副院长、江苏亨睿碳纤维科技有限公司总工程师

宋东辉进一步说明，目前，HRC集团配合主机厂和Tier1分别完成了半包式座椅靠背轻量化、儿童座椅设计两类项目，均已通过台架测试，实现减重超过30%。

CFRP/GFRP材料上车 带来的“远不止是轻质”

由于密度小于钢、铝、镁等金属，CFRP/GFRP等复合材料上车，首先达成的是整车减重的效果，直接影响功耗、加速性、制动等性能，这也是CFRP架构多用于赛车的原因。值得注意的是，CFRP/GFRP在碰撞吸能、震动阻尼等其他性能上同样表现优异，能给汽车带来的远不止“轻质”一种优势。

图片来源：HRC集团 官网

宋东辉介绍，相比于金属材料腰鼓型的样片结构，复合材料的样片往往是上下同宽。在静态弯曲实验中，复合材料在失效时呈现出分层断裂的样式。以CFRP为例，虽然是一体成型结构，但材料脆性大，碰撞吸能是钢的6~7倍、铝的3~4倍，可以在受到冲击时吸收大部分能量，对车内乘员起到较好的保护作用。

图片来源：HRC集团 宋东辉

但是，正由于复合材料的延展率低，受到冲击时材料会被挤压破碎，同金属不同，复合材料的安全性、耐久性同材料厚度和架构都有关系。因此，如何进行材料表征，如何对复合材料进行仿真设计及测试就成为难点。

目前，行业内存在两种主流方案：第一种是仿照金属材料的多工况仿真，采用高速拉、高速轧、高速剪切的模式进行；第二种是通过摆锤冲击实验测试材料的冲击韧性。宋东辉补充，HRC集团进行的多工况仿真测试中，相比于同等重量的铝合金，使用CFRP/GFRP材料可以在弯扭刚度上有所提升。

言归正传，目前，CFRP/GFRP在整车上的应用主要以结构件、覆盖件、座舱为主，还可以进一步分为座椅靠背、坐盆、底盘板簧、电池包壳体、高压储氢罐、引擎盖等不同领域，这需要热塑、热固模压；湿法缠绕等多种工艺支持。

图片来源：HRC集团 官网

宋东辉介绍，HRC集团已经具备了从小批量、中等产量到大批量的全规模生产能力，拥有从车身传来路径拓扑分析、材料表征、全碳纤维车身研发的完整能力，技术全覆盖的复合材料生产工艺：涉及领域包含热固到复合注塑热塑工艺；连续纤维到短切纤维工艺；模压、拉挤到缠绕工艺。