據(jù)外媒報道，美國能源部旗下西北太平洋國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory，PNNL）研究人員與豐田、麥格納、PlastiComp、歐特克（Autodesk）、伊利諾伊大學(xué)（University of Illinois）、美國普度大學(xué)（Purdue University）及弗吉尼亞理工大學(xué)（Virginia Tech）等業(yè)內(nèi)及學(xué)術(shù)界的專家人士共同研發(fā)了多款軟件工具，可成功預(yù)測汽車復(fù)雜碳纖維熱塑件的纖維方向（fiber orientation）及長度分布。

目前，汽車業(yè)需要成本更低、分量更輕的材料，從而提升燃料經(jīng)濟性。截止至2025年，美國法規(guī)將發(fā)布平均燃油經(jīng)濟性標(biāo)準(zhǔn)（average fuel economy standard），將該數(shù)值限定在54.5英里每加侖（mpg），相較于當(dāng)前的35.5英里每加侖，該數(shù)值的增幅高達60%。

相較于鋼材，碳纖維強度更高，分量也更輕，但其售價相對較貴。為便于未來大規(guī)模推廣應(yīng)用，需要研發(fā)符合機械及安全性能的經(jīng)濟型復(fù)合物，例如：聚丙烯（polypropylene）及聚酰胺纖維（尼龍，nylon）等長碳纖維強化熱塑料樹脂（long carbon fiber-reinforced thermoplastic resins）等材料。據(jù)PNNL透露，該方法或?qū)⒓铀偬祭w維材料的研發(fā)并提升其經(jīng)濟性。

據(jù)PNNL解釋，當(dāng)前碳纖維復(fù)合物部件的研發(fā)工藝要求車企制模（build molds）、模座配件（mold parts）并進行測試，這是一個長期而艱巨的過程，延緩了車用碳纖維復(fù)合物的創(chuàng)新研發(fā)進程，也影響了該產(chǎn)品的成本效益。以PNNL為首的研發(fā)團隊已驗證該款工程類軟件，可在模制完成前，制造商將能在“看到（see）”碳纖維復(fù)合物設(shè)計品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該工具允許制造商及汽車零部件設(shè)計師更快速地體驗并探索新理念。

為預(yù)測模塑件內(nèi)纖維方向及纖維長度的分布，該團隊利用歐特克Moldflow軟件來完成該目標(biāo)。這款軟件利用歐特克Moldflow軟件，其建模（models）由伊利諾伊大學(xué)的教授Charles Tucker及其同事共同完成。豐田、PlastiComp、麥格納負責(zé)提供技術(shù)指導(dǎo)，PlastiComp還負責(zé)提供原材料，長碳纖維部件的模制及碳纖維提取由美國普度大學(xué)（Purdue University）及弗吉尼亞理工大學(xué)（Virginia Tech）。隨后，PNNL將模擬軟件內(nèi)的預(yù)計屬性值與纖維模壓（molded fibers）的測試結(jié)果進行比對，從而驗證該軟件與建模的精度。

此外，作為該項目的重要組成部分，PNNL與麥格納及豐田合作，將長碳纖維部件與標(biāo)準(zhǔn)鋼制部件及玻璃纖維部件進行比較，分析成本降幅及性能增益。據(jù)PNNL發(fā)現(xiàn)，碳纖維增強聚合物復(fù)合材料（carbon fiber reinforced polymer composite）技術(shù)或能將車重降低兩成。然而，碳纖維部件的生產(chǎn)成本比那類鋼材高了10倍。利用預(yù)測工具來優(yōu)化工藝及結(jié)構(gòu)，該方法或?qū)⒋蠓档蜕a(chǎn)成本，為提升車用碳纖維的使用奠定道路。