ESE E2：革命性一体成型碳纤维轮毂 就绪高性能

一体成型、一次固化。 ESE E2系列复合轮毂采用定制纤维铺放（TFP）与专有压缩树脂传递模塑（RTM）工艺，制造一体全碳纤维轮毂。来源：ESE Carbon Co.

碳纤维轮毂通过降低旋转惯量与非悬挂质量（车轮、悬挂等直接连接非悬挂支撑部件的总质量），带来多重收益。旋转惯量与非悬挂质量降低高达50%，典型效果：加速更快更轻松、制动距离缩短、因路面机械抓地力改善而操控提升、路噪降低。

但碳纤维轮毂（混合与全复合）高昂价格将其拒于大众消费者门外。最亲民套装超1万美元，仅见于高端跑车与豪华车。多家轮毂企业看到中低价碳纤维轮毂市场潜力，致力寻找解决方案。路径各异：材料选择、组件制造组合方式。有的碳纤维组件与铝结合做混合轮毂；有的用预浸料制造。

ESE Carbon Co.（ESE，美国佛罗里达迈阿密）2011年成立，目标让碳纤维轮毂普及更广驾驶群体。公司增设五轴CNC精密加工团队、先进结构复合件能力、定制纤维铺放设备与机器人自动化生产。计划近年推出E2系列一体一次固化全碳纤维汽车轮毂。重仅17磅，设计承载3850磅轴载，支持高达6800磅整备质量车辆。CEO Carlos Hermida称：同等载荷传统铝轮超30磅。

深凹造型。 E2五辐设计基于通用运动美学，呈凹深碗状。CW摄影：Scott Francis

E2采用高温环氧体系，透明度好，提供清漆光面/哑面及定制色饰面方案。

ESE轮毂按现行汽车工程师学会（SAE，美国宾夕法尼亚沃伦代尔）推荐实践（适用所有现制造轮毂含金属轮）已完成80%认证进度。更关键的是，Hermida称公司有望推出首款获新复合轮毂推荐实践SAE J3204认证的一体轮毂，该标准刚获SAE批准发布。如金属轮SAE推荐实践，新标准通过疲劳冲击测试解决耐久性，新增复合材料独有环境效应要求。ESE产品开发副总裁Dr. Michael Hayes深度参与SAE任务组，共享数据、提供原型供委员会开发测试。内部工程团队确保E2性能超越SAE最低推荐。

“SAE任务组多年推动复合轮毂实践落地，”Hermida说，“我们大量测试数据与知识共享给SAE助其终局，虽新标准更严苛，但我们为消费者安全欢迎它。”

定制纤维铺放。 ESE碳纤维轮毂采用ZSK Stickmaschinen GmbH定制纤维铺放技术（TFP）。来源：ESE Carbon Co.

转向定制纤维铺放（TFP）

ESE轮毂采用TFP技术，公司称其支持碳纤维组件快节奏大批量制造且力学性能优良。TFP通过排布纤维束、定位至结构性能需求处、缝合至相容基层，替代传统裁剪编织织物成型。ESE用Hyosung Advanced Materials（韩国首尔）工业级碳纤维丝束与ZSK Stickmaschinen GmbH（ZSK，德国克雷费尔德）TFP技术缝合铺层，制造近净形状预成型件。

“控制丝束路径缝合至目标几何，材料仅置于最终预成型件需求处，”ZSK技术刺绣应用经理Topher Anderson Ph.D.解释。“传统层压设计中需裁切的织物区域直接不缝合。此法减少裁剪织物成型的初始废料，亦因贴合复杂几何能力减少后处理废料。”

转型TFP前用传统碳纤维织物，ESE称技术使铺层减少高达50%，简化铺层流程、最小化废料。Hermida称：传统织物碳纤维废料率约40%，TFP后降至10%以下。同时提升铺层质量、优化纤维取向、增加设计灵活性。

航空级丝束。 ESE E2用Hyosung Advanced Materials碳纤维丝束。来源：ESE Carbon Co.

“轮辐曲率大，复杂化铺层。传统织物纤维取向受限，”Hermida解释。“TFP近乎无限能力创建任意方向直/曲纹路，设计铺层优化管理载荷应力，超越传统织物极限。”

铺层改进带来最显著成本节约。Hermida称：转TFP前铺层是制造瓶颈。铺层减少近50%提升效率、缩短铺层时间。日产模腔件数增多，对单轮时间、人工、设备投入产生正向影响。

ESE称TFP简化流程、提升可扩展性。Hermida补充：采购丝束而非织物整合供应链亦有成本优势。

了解定制纤维铺放（TFP）更多：

• 定制纤维铺放：量产超越金属
• 变轴向复合材料开启轻量化结构新路径
• 预成型工业化：第2部分

全浸渍一次固化碳纤维轮毂

制动热。 ESE Carbon称Huntsman Araldite提升生产率与轮辋强度，即便在制动暴露的高温下。CW摄影：Scott Francis

除投资TFP，ESE为提升产率摆脱热压罐工艺。E2采用工程团队自研定制压机的专有压缩树脂传递模塑（RTM）工艺生产。Hermida称实现全浸渍一次固化轮毂极具挑战，关键在于选对树脂体系。

“需低粘度、高T_g[玻璃化转变温度]、高透明度、快速固化、性能稳健的体系，”Hermida说。

公司选用Huntsman Advanced Materials（美国德克萨斯伍德兰兹）Araldite环氧树脂体系。据Huntsman，该体系低粘度利于高速注射、纤维浸润、易加工，灵活适配不同模具条件与周期。用Araldite，ESE提升生产率、增强轮辋强度，甚至在制动高温下。Araldite结合改进伸长率与更高断裂韧性，T_g高达200°C。

“制动产生热量，这是关键指标，”Hermida说。

为缩短模内时间，体系支持模内中温固化，后可选模外高温后固化。结果：轻量复合轮辋具良好疲劳抗性，对车辆运行中反复循环/应力的轮毂耐久性至关重要。

Huntsman技术代表与ESE工程团队协作确定适配生产需求的环氧树脂体系及理想组分比例，保证注射多模轮毂前胶寿命足够。提供计算机预测固化建模分析与实验室测试支持ESE开发。

复合轮毂持续前行

自动化。 ESE推进修边、拾取放置自动化、预成型自动化。来源：ESE Carbon Co.

ESE将于2020年Q1启动路试。售后轮毂交付预计2020年稍晚，已与OEM洽谈。E2上市在即，成本成焦点。当前市场碳纤维轮毂约等于平价车价格。

“碳纤维轮毂制造独特性多；现有自动化技术虽受益，但仍需大量定制开发自动化达成目标价位，”Hermida说。

TFP加持下ESE在工艺自动化迈进。Hermida称公司已实现轮毂后处理自动化，正推进修边、机器人拾取放置铺层、预成型自动化。

“核心是让碳纤维轮毂触手可及，”ESE业务开发副总裁Daniel Canavan说。“我们全力推进碳纤维技术惠及大众。”

E2志在不止有竞争力轮毂。初始目标：四轮套装$9,900以内。虽仍昂贵，但朝正确方向迈进，自动化项目将压降成本突破豪华/性能市场。

“野心远超于此，”Hermida说。“这只是起点。目标定价逼近锻造铝轮。”可比锻造铝轮5000-7000美元区间。

“我们看到大规模量产大局，”Canavan说。“考虑电动车等市场，分享效率让用户体验非悬挂减重红利——性能、速度、安全。这项技术能真正创造差异的优势太多。”