為提升燃油效率，使用低成本的輕質(zhì)材料勢(shì)在必行。美國(guó)政府規(guī)定，到2025年為止，每加侖燃油的行駛里程需達(dá)到54.5英里，比現(xiàn)在的35.5英里增加了60%。碳纖維盡管在質(zhì)量和強(qiáng)度兩方面都超越了鋼鐵，但著實(shí)十分昂貴。在實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的量產(chǎn)應(yīng)用之前，滿足機(jī)械性能、成本要求和安全要求的新型復(fù)合材料亟待開發(fā)，例如長(zhǎng)碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂（聚丙烯、尼龍等）。PNNL方面表示，此次開發(fā)的軟件能幫助加快低成本碳纖維材料的研發(fā)速度。
 

        PNNL方面解釋說，在目前的復(fù)合材料汽車部件研發(fā)過程中，汽車廠商需要首先建造模具、然后根據(jù)模具生產(chǎn)部件，然后對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。這個(gè)過程既漫長(zhǎng)又繁瑣，大大延緩了復(fù)合材料汽車部件的研發(fā)進(jìn)度。但是，只要使用了此次PNNL領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)的軟件，汽車廠商在部件脫模成型之前，就能夠直觀的“看”到根據(jù)方案設(shè)計(jì)的碳纖維復(fù)合材料部件的結(jié)構(gòu)特性?？偠灾?，該軟件使汽車廠商和零部件制造商以更快的速度檢測(cè)并檢驗(yàn)汽車復(fù)合材料的設(shè)計(jì)方案。
 

        為預(yù)測(cè)部件中的纖維長(zhǎng)度分布和纖維取向，PNNL團(tuán)隊(duì)利用了Autodesk公司的Moldflow軟件。這款軟件的模型是由伊利諾伊大學(xué)的Charles Tucker教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的。實(shí)驗(yàn)過程得到了豐田、PlastiComp公司和瑪格納的技術(shù)支持，實(shí)驗(yàn)材料由PlastiComp公司提供。部件制造和纖維的提取、測(cè)驗(yàn)由普渡大學(xué)和佛吉尼亞理工大學(xué)完成。
 

       PNNL團(tuán)隊(duì)將模擬軟件的預(yù)測(cè)結(jié)果和真實(shí)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)，結(jié)果證明，纖維長(zhǎng)度分布準(zhǔn)確率為100%，纖維取向準(zhǔn)確率也達(dá)到了88%。

另外，作為項(xiàng)目的一部分，PNNL與瑪格納以及豐田合作，對(duì)長(zhǎng)碳纖維部件、玻纖復(fù)合材料部件以及標(biāo)準(zhǔn)鋼鐵部件進(jìn)行比對(duì)，分析其在性能和成本上的得失。結(jié)果表明，碳纖維復(fù)合材料汽車部件可以降低汽車車身20%的重量，但是生產(chǎn)成本確實(shí)鋼鐵材料的10倍有余。通過優(yōu)化工藝、采用預(yù)測(cè)軟件，這部分增加的成本能夠得到大幅降低，這無疑為碳纖維在汽車行業(yè)的量產(chǎn)應(yīng)用鋪平了道路。