冲压技术不断发展，为汽车制造业推出高成本效益的复合加工材料。
去年年底，日本东丽公司（Toray Industries）宣布，要在丰田Mirai燃料电池车上使用碳纤维增强热塑性塑料（CFRTP）。CFRTP是世界上首次应用于Toyota Mirai燃料电池车上的所谓的“栈框架”上。据Toyota公司称，组件设计是通过吸收来自保险杠和其他道路障碍的冲击来保护燃料电池堆的。有人说，CFRTP能够以更短的冲压时间，进行更加合理的量产制造。
作为一个组件，堆栈框能够提高公路车辆负荷量的优势。然而，Toray并不是唯一奋战在这个技术领域的先锋。早在2011年，另一家日本公司，Teijin就利用CFRTP车体结构制造一个四座概念车。车身成型时间还不足1分钟，重量只有47公斤，是钢结构（通常碳纤维的强度是钢的10倍，而重量只有四分之一）重量的五分之一。
Teijin公司把这种CFRTP冲压成型技术成为Serrebo，是“拯救地球，碳的革命与进化”的缩略用于，目前与通用汽车公司等汽车制造商一同合作，加快Sereebo品牌的开发，用于轻质汽车的量产，成果要分享。
目前的组合材料应用
宝马公司采用成型符合材料的历史也很长，主要用于电动车，比如i3和i8。比如i3车上的乘用空间，被宝马公司叫做“生命模式”，就是由碳纤维材料构成。这是用回收碳纤维制成的复合顶盖盖上，而内饰和其他部分使用天然碳纤维加固而成。
在i8上，碳纤维乘用空间能提供2+2座位排列，碰撞性能良好，重量比钢轻50%，比铝轻30%。蝴蝶风格的车门也是用CFRTP制造的，并用铝加固。此外，保险杠和挡泥板使用一块复合塑料制造而成。
很显然，在轻质结构组件的生产上，汽车制造商正在不断走向复合材料。据化学巨头BASF公司称，到2025年，汽车车身和底座上的复合材料市场价值会达到20亿欧元。然而，热固性复合材料价格昂贵，而且以目前的工艺制造组件的速度远不及传统材质，跟不上量产速度。汽车制造商、研究中心和材料生产商都在寻找方法，解决这个瓶颈。
“我们装备了世界上最大的、易进入的、高速率复合材料制造加工冲压机…目的是为汽车业等部门提供技术支持。高速、低成本的制造复合组件对这些行业来说非常重要”– Tom Hitchings, National Composites Centre
专门的冲压方案
在英国布里斯托尔的国家符合材料中心（NCC）就可以看到实例。不久前，这里刚刚安装了Schuler冲压机，用于高产量制造。向上的短程冲压的力量达到36,000kN，加紧面有3.6×2.4m。
NCC业务开发主任Tom Hitchings说，“我们已经安装了世界上最大的，易进入的高速度复合材料加工冲压机。目的是为汽车业等部门提供技术支持。高速、低成本的制造复合组件对这些行业来说非常重要。这个冲压机能在不足5分钟的时间内就完成零部件生产。”
On the BMW i8, the carbon fibre-built passenger cell offers a 2+2 seating configurationNCC采用了HP-RTM(高压树脂传递模塑)工艺，把碳纤维放置在一个充满树脂的模具里，然后用冲压机进行高温高压硬化处理。HP-RTM工艺不仅能缩短几何结构复杂零部件的循环时间，而且还能保持零部件和水平面的高质量。此外，此工艺能真正消除空隙，树脂零部件内部边缘不会出现真空气孔或缝隙。
在HP-RTM工艺中，树脂必须快速平缓地注入真空模塑，因为只要有十分一毫米的缝隙就会打开。缝隙灌浆法会把树脂喷到膜板上，流动阻力更低，注射压力更低。因此，要在热感应聚合反应开始之前快速浸润膜板。
根据零部件或腔体表面几何结构，冲模中心加载区不一定要在重要及的中间。还有来自注入为止中心以外的力量。重要的是，平行度控制阻止了滑动或上模在缝隙注射期间的扭动，因此保证了平滑度，整个表面都会注入。
传统的下行冲程是用一个固定的车床和活动工作台，还要一个滑梯，将压力通过气缸转移。平行度是通过四个伺服控制的车床边角的背压气缸进行的。这些还需要负责冲破开启力，才能反击粘附力并打开模子。
相反，NCC上行冲程的滑道只是在冲压过程起到支撑座通。从顶端到上止点，滑道是通过一个传动缸到达支撑位置，并在那里固定住。实际工作冲程是由座板完成的，由多个短击气缸驱动。平衡度是由一个伺服控制这些气缸的，而上行冲程启动力是在座板收回时产生的。上行短程冲压与下行设计（关闭速度为1,000mm/s）相比，冲压时间更短，不到0.3麦种，而且结构高度也明显要低。
Hitchings说，“在处理大型热塑复合材料零部件是，快速关闭可以避免过早冷却现象”。
The Engel V-Duo 3600 is the largest in the range除此之外，新的Engel机械还要用于ProVorPlus项目，该项目重点解决纤维强化塑料金属混合预装配技术中的综合功能。为了保证在研究中能够发挥最大灵活性，机械上装配了两个注射装置。
Engel V-Duo 3600的夹紧力达到36,000kn，是这个系列中最大的机械。在宝马Landshut工厂里也安装了具有相同夹紧力的机械，该厂用于制造大型结构组件，利用HP-RTM工艺制造前位增强塑料组件。为Open Hybrid Lab Factory供应冲压工艺的还有另外一个项目，即Siempelkam。2,500吨压力用于支持纤维树脂“有机板”的成型，并采用RTM和SMC工艺制造纤维增强复合材料。冲压机还可以用于各种材料深冲压和热成型，还有一种技术强调要通过专用螺杆，混合组件还可以重新铸造，用于制造大型高强度组件。
四个冲压力达到625吨的气缸，每个冲压速度可以达到800mm/s，而准确率可以达到±0.05mm。
冲压设备测试
Schuler冲压技术也出现在Aachen Center的综合性轻质生产的核心部位。在这里，拥有1,800吨冲压的上行冲程正在联合研发平台上，用于大规模检测模具、生产线、组件和自动化技术。测试是在生产条件下进行的，可以保证设备可以马上启动。为了这个目的，Schuler公司与AZL建立战略联盟关系。
对于冲压设备的未来发展，Schuler重点关注高速RTM的发展领域，热塑性塑料的湿压和加工，AZL网络的学术世纪反馈将有助于优化方案。
AZL中心的Schuler冲床尺寸为2,800毫米乘1,800毫米，能够生产具有行业典型尺寸的真正零部件。
AZL首席执行官Dr Michael Emonts说，“比如，我们能全自动生产大型车体板。Schuler公司的复合材料冲压能使我们把单一工序连接成完成的工序链，因此就能增强零部件系统。”
The Schuler press at the NCC can form parts in just 5 minutes汽车业有一个明显的趋势，就是复合材料正处在风口浪尖上。如果荷兰恩斯赫德热塑性复合材料研究中心的研究报告可以超越的话，那么早就有重大发现了。”
TPRC业务开发商Bert Rietman说，“虽然热塑性塑料复合材料产品比传统汽车材料重量轻40%，但是很多原始设备制造商并不看好。他们在钢材加工中获得的经验很难完全转换成复合材料加工。在革新和新技术上，制造商们通常非常依赖供应商。但是这些供应商们正在逐渐走向TPRC材料。”
为了在设计过程中达到合理的成型，并避免反复试验，屯特大学在读博士Ulrich Sachs承接了热塑性塑料符合材料的认识研究上。只有设计者完全认识到如何材料的弯曲、摩擦和滑动，才能制造出完全无瑕疵的产品。
模拟软件开发
Sachs说，“工程师们想知道这种材料是否能在成型过程中弯曲，最终的产品和制造工艺是否令人满意。为此，汽车业要求新材料和工艺的模拟，但是目前金属成型方面的软件并不适合模拟热塑性复合材料。这就需要开发全新的软件。”
为了预测热塑性复合材料在冲压成型过程中的扭曲，TPRC采用了AniForm Engineering（是一家UT衍生公司）开发的AniForom Suite软件。模拟软件能够评估产品是否能够在设计早期制造，并帮助获得对特定复合材料的理解。
此外，ESL Group也是一家在材料成型方面具有优先特权的软件开发商。PAM Form软件是专门用于复合材料零部件制造的数值模拟应用软件。
PAM-Form是通过汽车业等领域间的合作开发而成的，是真正的制造方案，据说能够实现对层状复合材料真实的预测性成型与预成型模拟的，工程师可以选择最适合的材料，合理的模具设计并优化工艺参数。该软件能使工程师预测制造缺陷，比如起皱、过度修剪或厚度分布不均匀；也能通过改变工艺参数或模具来进行纠正。
ENGEL V-Duo technology helps facilitate new lightweight composite processesESI集团已经与英国诺丁汉大学联手，这个大学非常支持推动软件开发研究项目。事实上，英国时复合材料发展的温床。比如，华威大学的汽车复合材料研究中心（ACRC）专门在WMG国际制造中心里划出380平方米的场地。
ACRC关注碳纤维增强复合材料制造技术的开发，用于高产量汽车制造商。中心里的关键就是1,700吨压力的Engel V-Duo冲压机，用于热塑性复合材料预浸材料压缩成型（PCM），板材模塑料压缩成型，以及热塑性复合材料的冲压成型。
Engel冲压机的特点是拥有2.2乘以1.8米的压台、压缩过程中平行度灵活控制、压缩过程中5段式速度控制以及5段式压力控制。速度达到800mm/s时就会关闭，达到500mm/s时就会开启，压缩速度为20mm/s。结合Hennecke Streamline 的65树脂注入设备，该中心还能够研究HP-RTM。
