使用碳纤维能够有效减少重量，有利于车辆的起步、停止和转向。当轮毂的重量减轻，转动的能量就会降低，能够使驾驶者操作的动作更快得到响应，也就是更良好的操控效果。

复合材料已经在汽车和卡车的制造上担负起各种结构和半结构功能。单个部件在每个车型年份的数量从屈指可数到几百个，直至今日越来越多，已成千上万。然而，从复合材料的角度来看，仍然有一个应用难以控制：车轮。

并非所有复合材料或混合材料的车轮都无法制造。不仅可以，而且其好处是很大的：使用碳纤维轮毂减轻1kg的簧下质量的效能可以等同于减轻10kg的簧上质量。而车重每减10%，便可降低6%到8%的油耗，降低5%到6%的排放，在同样用油情况下，一辆车每小时可以多开50公里，有助于提升车的加速与制动性能。

碳纤维复合材料的构成元素稳定，抗酸性、抗腐蚀性超过金属。也意味着设计者无需考虑产品使用期间有腐蚀造成的性能下降，这也给汽车重量的减轻和性能的提高提供了更多可能。

碳纤维轮毂有很好的减震效果，具有操控性更强，舒适度更高等特点。汽车更换轻量化的碳纤维轮毂之后，由于簧下质量减轻了，车的悬挂响应速度有明显提升，加速更快更轻松了。

1昂贵且少量的近期应用

瑞典超跑制造商科尼赛格2013年在日内瓦车展上展出的Agera R搭载了世界上第一个中空、一片式、超级轻量化的碳纤维轮毂。该轮毂在采用了科尼赛格的Aircore技术，这也使得Agera R在降低约20Kg簧下质量（不由悬挂系统中的弹性元件所支撑的质量）的同时还能保证车辆的坚固与安全。Agera R的整个轮毂上除了轮胎气门嘴为金属部件外，其他结构均为单片式中空碳纤维材料制造。

科尼赛格跑车

在2013年，碳纤维轮毂在超跑上配备并不是很多。虽然碳纤维具有比强度高、耐腐蚀等优良特性，但在2013年的技术条件下它仍然有很多缺陷。其中最明显的就是在沿着碳纤维方向和垂直碳纤维方向性能差异较大，导致其结构的设计难度增大；除此之外，碳纤维的自动化生产也存在着很大的技术瓶颈。

福特于2015年携着全新一代野马打造的紧随其来。在Shelby GT350R上，福特首次为其配备了全碳纤维材质的轮毂，该轮毂也是全球首款大规模量产的碳纤维轮毂。

毫无疑问，福特Shelby GT350R拥有令人惊艳的极速，它通过将每个轮毂的重量降至铝合金轮毂的近乎一半（铝合金轮毂为15千克，碳纤维轮毂为8千克），使得Shelby GT350R的操控和加速性能得到极大的改善。同时，轮毂的大幅减重还使得转动惯量降低40%以上，从而进一步改进加速和制动性能，并且降低的簧下重量同样使得车辆悬挂系统能以更快速度响应路况变化。

福特全球首款量产碳纤维轮毂

2017年8月，保时捷发表了量产版本的碳纤维轮毂，并表示将在2018年开始，将其列为911 Turbo S Exclusive Series的选配。

根据保时捷原厂资料显示，这只专属于911 Turbo S Exclusive Series的20吋轮圈，乃是碳纤维复合材质打造，重量仅达8.5公斤，较同尺寸的铝圈轻上20%，在刚性表现上也多出20%。

以两种不同形式碳纤维材质打造的碳纤维轮圈，重量较一般铝圈轻了20%，Porsche表示，打造一颗20吋的碳纤维轮圈，需要总长18公里的碳纤维。

整个轮圈可分成2个部分来打造，分别采用不同形式的碳纤维复合材质，包含了布匹状的碳纤维材质，以及成捆之碳纤维，分别用来打造轮圈的不同部位，轮圈的主体乃是以编织的方式织成，在保时捷所公布的影片中也可看到，原厂运用相当大的编织机器，来编织轮圈主体，随后再以布匹状的碳纤维来制造其余部位，根据原厂资料显示，一只碳纤维轮圈，需要总长18公里的碳纤维来制成。

利用编织的方式来打造碳纤复合材质成品，保时捷并非第一个这样做的品牌，Lexus在打造限量超跑LFA时，就已经采用机器编织的方式，来制造车架的些许部分，不过保时捷则是打造出更大的编织机台用以编织轮圈；保时捷表示，藉由编织的方式，碳纤维将拥有更多元的变化与发展，更重要的是能减少不必要的浪费，也更有效率运用这一项材质。

2降低成本，实现量产

Dymag是一家有将近20年历史的高性能CFRP轮毂制造商。公司现在正努力降低他们的生产成本，并将其应用到量产汽车上。2009年，Dymag被现任首席执行官Chris Shelley收购。到2015年底，Dymag获得了英国政府的资助，为下一代耐用、轻质碳复合汽车和摩托车车轮开发了一个新的专利产品设计和批量生产工艺。

Dymag目前在市场上推出了两款碳纤维/铝轮毂，BOXSTROM 7X和最近推出的BOXSTROM 7Y。这两款产品都采用了带有螺栓的碳纤维轮辋。这些车轮都进入售后汽修市场，但Shelley表示，Dymag公司还获得了几项OEM合同，全部用于相对高性能车，包括Fisker EMotion全电动跑车。

3碳纤维轮辋与铝制辐条相结合

Dymag获得专利的BOXSTROM的大部分技术诀窍都在复合轮辋中，该轮辋采用预成型的双轴和三轴碳纤维织物（标准模量12K和50K丝束）缠绕在芯轴上，然后进行树脂传递模塑（RTM）。环氧树脂体系Araldite XB 3292 / Aradur 2954由亨斯迈先进材料（Huntsman Advanced Materials瑞士）有限公司提供，最初选择是因为它提供了高温耐用性和高机械性，并且满足了加工要求。亨斯迈公司的技术支持经理Olivier de Verclos说，这种树脂体系也已经上市多年，因此它对Dymag提供了一个重要的可靠性水平。

大部分轮辋的知识产权在于BOXSTROM专利的轮缘和紧固系统，它们结合了结构泡沫芯，并传达了其他复合材料或铝制轮辋中未发现的物理和机械性能。Shelley认为，总体而言，该设计正是Dymag的技术优势所在。他指出，“这是一种结构优化的复合材料，从而减轻重量，同时提高了耐用性和安全性。”

Dymag的BOXSTROM车轮，一个典型的20x9.0英寸的轮子，由OEM设计和测试，重量约9公斤。Shelley表示，随着辐条设计的优化，这可能会降至8公斤。相比之下，传统的OEM铸铝车轮重达15公斤；采用OEM锻造铝的车轮重达12公斤。

这一横截面显示了铝制紧固件与轮辋的轮缘接合。第一节是轮辋的主要荷载路径。第2节是支持主加载路径的双轴层，并支持紧固系统，该系统承载了90%的径向载荷。

作为仔细考虑的一部分，OEM和Dymag等公司正在制定碳纤维车轮标准，包括径向转弯疲劳性能、冲击性能、耐用性等。Shelley认为，随着原始设备制造商对复合材料有更好的了解，他们将对这些标准进行微调和优化。“我们的车轮在耐用性方面仍然必须和铝合金车轮一样表现出色，但是由于缺乏刚度，减轻任何车轮的重量都会降低安全裕度并降低性能。这对我们来说是一个持续的挑战。”Shelley说。

从美观上看，OEM正在向Dymag施加压力，以改善表面质量。“我们的一些客户对我们的碳纤维表面质量的关注程度正在上升。绝对没有小孔，没有缺陷。这实际上是一个主要的重大挑战。”此外，原始设备制造商及其客户喜欢将碳纤维编织成车轮部件。“美学在奢侈品和性能市场中是最重要的。”Shelley说。

为了达到这种美学效果，树脂系统的选择至关重要。其选择将影响车轮的颜色。“当涉及到颜色时，使用化学品来提高生产力和性能常常与我们相悖。我们已经能够设计具有良好初始颜色的系统，以及服务期间的颜色稳定性，而不会影响技术和工艺性能。”Verclos解释说。

4朝着更高的产能迈进

很明显，复合材料、设计工具和制造工艺，正让碳纤维车轮朝着更安全和更实惠的方向发展。 但是，什么时候能期望在大批量车辆上看到它们呢？随着OEM展望的未来，转向轻型汽车的趋势只会加剧。对于电动汽车来说，轻量化的车轮也将扩大范围。不过，从目前来看，OEM和售后市场对这种技术在未来几年的需求不断增长，能帮助其向大众制造市场过渡，并将碳纤维复合材料轮毂及其无与伦比的优势带给每位驾驶员。