在汽車產業飛速發展的同時，汽車材料輕量化也成為汽車發展的必然趨勢。輕量化不但可以減輕車身質量、節約能源、降低油耗、減輕污染，也可以降低成本、提高企業競爭力、增加企業利潤。有關資料顯示：汽車的一般部件質量每減輕1%，可節油1%；運動部件每減輕1%，可節油2%。近年來，各國汽車制造商都致力于探索、應用汽車新材料，在保證汽車綜合性能的前提下減小汽車自身質量。所以，汽車輕量化已經成為汽車材料發展的主要方向。
汽車輕量化的重要手段之一是在保證汽車綜合性能的前提下，汽車材料向輕質材料方向發展，包括鋁合金材料、高強度鋼、鎂合金材料、鈦合金材料、塑料和復合材料等。
碳纖維增強樹脂基復合材料（CFRP）具有輕質高強、高斷裂韌性、耐腐蝕、可設計性強、易成形、減振阻尼性能好等一系列優點，既能夠滿足部件剛強度、輕量化的設計要求，在車輛安全性上也具有明顯優勢。目前，CFRP已成為繼高強鋼、鋁合金、鎂合金、工程塑料和玻璃纖維復合材料（GFRP）后汽車工業領域最具發展潛力的輕量化材料。
用于飛機機身等的CFRP是在將碳纖維浸漬熱固性樹脂（加熱即固化的樹脂：環氧樹脂等）。但是，熱固性CFRP固化后不能再熔融，所以很難再利用。另外，需要較長的加熱固化的時間，所以不適合大量生產。
碳纖維復合材料又可分為熱塑性復合材料(CFRTP)以及熱固性復合材料，目前的碳纖維復合材料產品中大多數都是使用熱固性復合材料。
熱塑性樹脂的優點是加工成型簡便，具有較高的機械能。韌性好、損傷容限大、介電常數良好，同時儲存期不受限制、不需低溫貯存、成型不需要熱壓罐等大型專用設備，尤其是它具有良好的可循環性、可回收、可重復利用和不污染環境的特性適應了當今材料環保的發展方向。
常用的熱塑性樹脂有尼龍、聚縮醛、聚碳酸酯、聚苯乙烯等，加熱后會熔融，可再循環利用
迄今為止，熱塑性CFRP的推廣應用之所以滯后，是因為熔融的熱塑性樹脂的粘度高，難以浸入到碳纖維之間，容易產生密合性差的問題。但是，近年來隨著將碳纖維和熱塑性樹脂薄膜通過層壓加熱，可使熱塑性樹脂充分浸入碳纖維技術的進步，可以直接使用熱塑性CFRP板和帶狀材料。
圖1?熱塑性CFRP帶材、片材
三維編織技術是纏繞纖維的多個紗管相互交錯旋轉，使纖維相互交錯制造中空管材的纖維編織技術。
圖2?三維編織生產過程
???（1）使用CFRTP單向預浸帶，通過編織成型制造中空管材；
???（2）將編織成型的中空管材加熱，使之熔融，施加壓力的同時進行冷卻，最終成型中空管材（圖3）。
圖3?成型后的熱塑性碳纖維復合材料(CFRTP)管材
CFRTP管材的優點
???（1）與金屬管材相比，重量大幅度減輕；???
? ?（2）因為使用了熱塑性樹脂，所以通過加熱，可以根據用途使截面形狀變形，根據需求改變接合所需的形狀；
???（3）加熱后樹脂熔融，可以接合。接合時不需要使用粘接劑（熱固性CFRP管材/框架需要使用粘接材料接合）；
? ?（4）根據不同用途可將管材與其他部件加熱熔融進行接合，用于生產汽車的車架。
（1）不同壁厚的CFRTP管材的制作及強度評估
（2）管材斷面的加熱變形沖壓
（3）管材與板材、管材與管材之間接合方法的優化
（4）多種斷面的三維編織管材的成型及其沖壓成型
參考文獻
（1）米山?猛，熱可塑性炭素繊維複合材料(CFRTP)の中空フレーム，金沢大學、2021
來源：復材網
原文始發于微信公眾號（艾邦復合材料網）：熱塑性碳纖維復合材料中空管材的三維編織制造技術
