【百問】車體輕量化改造問與答(下) 過度減重反而不力抓地力

問題五：輕量化鈑件中的FRP材質的優缺點？

價格與品質的最均衡點

很多想要幫愛車減輕車重的車主，都會幫車子換上重量比較輕的引擎蓋、葉子板或前後保桿等，這些改裝空力套件，不少比例都是FRP，亦即俗稱的「玻璃纖維」材質製成，其製作方式是以樹脂材料製造模具，接著再重複鋪上玻璃纖維布與樹脂，層層手工堆疊的方式，並待乾燥後再行脫模與加工就可完成基本樣貌，因此FRP擁有容易成型、重量較輕、成本較低的優點，且在製造過程中若要修改也是相當方便，而日後若發生破損，也可就小面積的損壞進行修補。

重點是由於成本低的關係，所以產品售價相對較低廉，同時也有許多造型供消費者選擇，此外由於玻璃纖維不需要開發專用的鋼鐵模具便能製造成型，因此若有消費者想要訂做特殊造型的外觀套件，FRP會是店家打造時最好材料，因此FRP玻璃纖維也是目前國內外使用最多的空力套件材質，讓FRP玻璃纖維成為外觀改裝的主流。

而FRP的缺點是製造出來的產品材質偏硬且不具韌性，加上模具與手工披覆製程的關係，產品精緻度、表面平整度都會比較差，若遭受微小的撞擊便相當容易破裂，好在玻璃纖維有著修補容易的特點，也讓消費者不是很在乎容易破裂的這項缺點。值得一提，筆者曾看過日本進口的空力套件，雖然採用FRP材質打造，不過由於採用的樹脂成分較佳，製作工法也較特殊的緣故，因此表面平整度與硬度都相當不錯，可與PP材質相比擬，也讓筆者開了眼界。

問題六：碳纖維鈑件聽說還有分等級？

可分成「手積層」、「真空抽吸」與「熱壓成型」三種類。

最吸引人的輕量化車體鈑件，莫過於採用Carbon碳纖維材質打造的部品，外觀最大特色就是清晰可見的立體纖維，碳纖維會被當成許多賽車或高科技的應用品，最主要的原因在於相同面積下，能擁有比其他材質（鋁合金或鋼等）還要高的強度及更輕的重量，而且藉由編織手法的不同，還能創造出不同的強度及韌性，但碳纖維最大的缺點就是成本相當高，當然也反映在售價上，一塊全碳纖維引擎蓋單價往往超過3萬以上，營造出高不可攀的性能象徵。不過大家是否知道，同樣是擁有碳纖維紋路的空力套件，底子裡的製程若不同，特性與重量可是天差地別。

同樣是碳纖維空力套件，其實依照製程方式，還可分成「手積層」、「真空抽吸」與「熱壓成型」三個種類。其中「手積層」工法是最低階的製程，此方式也是目前改裝用碳纖維產品的主要製程，所佔比例相當高，製造時只須有「外模具」，目的在塑造產品外型曲線，先把以手工方式將玻璃纖維一層層黏貼於模具上以建立強度，乾燥後再從模具中取出，進行表面碳纖維布的披覆、上金油與研磨工作，此工法製成的產品優點在於生產成本低，技術力不高，因此產品售價比較能讓人接受，仍是汽車改裝市場上的主力。缺點是耐熱性差、又厚且重，產品精密度低，而內層為玻璃纖維，不只光滑度不佳，且由於碳纖維只在外層具美觀效果而已，並不能算是真正的碳纖維製品，重量無法減經太多，輕量化效果難以跟高階的碳纖維製品相比擬。

問題七：如果碳纖維體積不小，但卻需要精密尺寸的話，有哪個方法是可以兼具成本與產品質量的呢？

碳纖維成本與品質均衡點–真空抽吸工法

筆者過去在採訪時也曾遇過有些進氣集氣箱，是採用上下盒組立而成，體積也不小且結構複雜，看起來應該很難使用「手積層」或「熱壓成型」來製造，因此後來又有廠商研發出所謂的「真空抽吸加壓」工法。

這樣製程中同樣需要「內外模具」，只是模具不需金屬模，外模一樣是塑型用，內模則是加壓用，製造時會先在外模上鋪設碳纖維布，之後套入內模，內模上有許多條管子，其中一條管子是用來抽吸內外模間的空氣，兩個模具間是無法讓空氣進入，因此內模將會緊緊壓住碳纖維材質與外模，另一條連接黏著用的樹脂，開始抽吸真空時，環氧樹脂會因此被吸入模具中，待樹脂流到另一條導流管時，表示模具已被樹脂填滿，且成型時還會加熱內外模具，目的在穩定環氧樹脂的性質，並提高產品製成後的耐高溫與耐撞擊能力，等樹脂乾燥之後，再行脫模完成打模、修補、噴金油等後續加工。

而此製程有何優點？完成後的產品不只內外層表面都看得得碳纖維紋路，厚度也超薄重量更輕，成品厚度約1.5mm(手積層碳纖維件厚度約6mm) ，重點是產品精度高，因此即使製成集氣箱，也不用擔心上下蓋子會裝不上去，或對不到螺絲孔等問題，能在節省製造成本下，又不會犧牲產品品質，是目前國內外各廠商極力發展的碳纖維部品製造技術。

問題八：有些碳纖維部品可以做到很薄，例如安裝在車內的碳纖維飾板，這是哪種碳纖維製程？

最費工的製程技術–熱壓成型工法

問題中所提到的碳纖維引擎蓋，應該是以熱壓成型製造而成的部品，「熱壓成型」製程有別於前述的手積層技術，且就連使用的原料也不盡相同。手積層所使用的碳纖維布就是一般布料，可摸到纖維絲、觸感軟趴趴，但熱壓成型可就不同了，其所使用的碳纖維布已經加入「Epoxy」(環氧樹脂)，可使碳纖維布變硬、且附有彈性，而且摸起來會黏黏的，平常需要冷藏保存，也因為經過加工，所以光是原料就比手工披覆所使用的碳纖維布要高出2～3倍左右。

由於製造過程中需透過高溫+高壓來成型，因此必須使用鋼製模具，所以在產品製造前需要精準丈量尺寸，才能製作模具，而且需要正反模具才能成型，故需要「一對」鋼模來製造，不像手積層只需要一個。而熱壓成型的過程其實不難了解，成型過程中需加熱到130～140℃左右，同時也會加壓使其成型，因此製造過程需要專用的熱壓設備，產品愈大所需要的熱壓設備也愈大，成本當然相對提高，這些種種原因都是熱壓產品無法在汽車市場上普及的原因。

不過隨著碳纖維產品需求量大增，運用性也越來越廣，汽車用熱壓產品也有逐漸增加的趨勢。正因為傳統手積層披覆碳纖維，無法使產品細節突出，體積過小的產品也有製作困難度，使用熱壓成型反而可以解決這些問題。汽車的後視鏡、晴雨窗、方向盤、中控台與排檔座等碳纖維部品，都可以善用熱壓方式來製造，畢竟這類飾板的面積小，所需要的模具、熱壓設備也會相對縮小，可以更有效控制成本，再者、熱壓成型的產品厚度薄如紙，運用於飾板上恰到好處，可以有效提昇安裝後的密合度，是碳纖維內裝部品很常運用的製造工法。