汽車材料產業的規律是，當一種材料壟斷已經形成，后來者就很難完全顛覆，只有等待下一次產業革新的浪潮。如今，隨著電動汽車時代的加速到來，為了滿足同樣電池數量的電動汽車行駛更遠的距離，或者同樣續航里程的電動汽車安裝更少數量的電池，因此使得碳纖維復合材料在電動汽車上的應用前景更為廣泛。
碳纖維材料的大規模使用將改變傳統汽車行業。“如果說福特創建流水線生產，是汽車行業的第一次革命，那么碳纖維+新能源可能是第二次汽車革命”。碳纖維生產的車身不需要傳統的沖壓、焊接、涂裝工藝，而是變成了模壓成形、粘結、涂裝或塑料外殼。輕量化碳纖維車身如圖1所示。
一個全新的、充滿想象空間的汽車車身用材料市場正在開啟，碳纖維復合材料正迎來一個前所未有的歷史黃金期。
工藝要求
碳纖維在航空航天、軍工及風電行業應用較多，由于這些行業相對特殊，對產能要求不高，決定了碳纖維原有的成形工藝不能滿足大批量的生產，這給汽車產業的應用帶來很大的挑戰。
傳統的碳纖維成形工藝（例如手糊、熱壓罐、袋壓等工藝）均無法保證產品的連續性生產，且上述離散型的生產方式造成產品性能質量、產品一致性無法保證、人力資源投入大、生產效率低等一系列問題，無法滿足汽車工業的需要。
傳統的碳纖維成形技術只有滿足汽車行業生產節拍短、生產效率高、制造質量穩定可靠、單位生產成本低、配套環節成熟等要求，才能實現大規模應用。
目前，為滿足碳纖維材料在汽車行業大批量應用，國外已經出現了能大大減少樹脂注入和固化時間的樹脂體系，為碳纖維的連續規模化生產創造了先決條件。國際上開發了HP-RTM成形工藝（圖2），并應用于寶馬量產車上，其通過預成形體、鋼模，真空輔助排氣，高壓注射和在高壓下完成樹脂的浸漬和固化工藝，實現了低成本、短周期、大批量、高質量的生產。
因此，如何用HP-RTM工藝，設計一條能快速、連續、高效生產出性能穩定的碳纖維零部件的生產線，就顯得尤為重要。
生產線設計
設計構思
該生產線在自動化方式的前提下，依據工藝流程及節拍，通過合理的布局，保證設備利用率，提高生產效率，實現整線的全自動快速連續生產。
將生產線上的預成形區和HP-RTM區布置在移動式機器人的導軌兩側，兩條線上不同工序間，零件的上下料采用移動式機器人來實現，其中機器人軌道貫穿于整個工藝流線，使得整條生產線上中間零存儲，從而實現了連續快速生產的作業方式。
設計方案
該HP-RTM連續生產線依流程設置開卷裁剪區、預成形區、HP-RTM區、修整區，還包括貫穿開卷裁剪區、預成形區、HP-RTM區，以及修整區的移動式轉運裝置，如圖3所示。
⑴開卷裁剪區。由開卷機、裁剪機、掃碼機、以及加熱裝置構成，整套設備沿生產線方向依次依序排列，碳纖維卷料開卷、裁剪、鋪層后進行激光打碼，來實現產品信息的可追溯性，加熱裝置通過式紅外加熱實現，加熱后的鋪層坯料通過AGV小車或移動機器人運送到預成形區。該區域均通過自動化設備完成，不需人工輔助作業。
⑵預成形區。預成形壓機平行相對布置，壓機之間留有機器人轉運通道，移動式機器人開卷后的坯料放置在預成形壓機內，制備預成形體，成形后的預成形體由移動式機器人轉運到下一工序。
預成形的目的是為制造一個由織物增強材料制成的預制件，預成形體在加熱加壓下制備是為了保證在后續高壓注入樹脂的條件下，使預成形體能保持高的抗沖刷性。
⑶HP-RTM成形區。HP-RTM壓機平行相對布置，其后方兩側分別設置注射機。通過移動式機器人將預成形體放入HP-RTM壓機的模具內，閉合模具，在真空輔助排氣的情況下，將專用樹脂注入到閉模中浸漬預成形體，通過樹脂系統以及部件的尺寸和工藝設計，按照合適的注射速度在一個閉環過程中，對樹脂和固化劑進行精確計量，并在高壓下進行混合，得到反應性混合物，固化完成后零件將被送往修整區沖孔修邊。
⑷修整區。在轉運通道兩側，分別布置修整區及零件存放區，通過移動式機器人將零件坯體放入修整區，進行激光切割，按零件的設計尺寸要求整形，并通過移動式機器人下線后，送往零件存放區，至此整個工藝流程完成。
設計要點
⑴采用流水線的方式設計生產線，改變了傳統島式布局方案，島式布局能實現局部工序的自動化，但存在大量的物流轉運環節。
⑵成形壓機采用雙開工作臺方式，實現了快速換模，避免了需要等待作業事件的發生，也提高了整線的生產節拍。
⑶將該生產線占用工時較長的預成形區的預成形壓機和HP-RTM區的HP-RTM壓機設置為對稱平行布置，采用了雙線并行的設計，使得整條生產線設計精巧，結構簡單，實現了碳纖維HP-RTM工藝工業化、規模化的生產方式。
⑷本設計綜合考慮工藝進步對生產線的影響，依據快速固化樹脂的發展趨勢，樹脂固化的時間越來越短，當高壓成形固化的節拍匹配預成形的節拍時，也將實現單條線一個流的自動化連續生產方式。
結束語
此生產線的設計實現了碳纖維零部件從離散生產升級到連續批量化生產，為碳纖維在汽車工業大規模應用提供了技術支撐，也促進了碳纖維在汽車行業的快速發展。
