在化石原材料日益稀缺和燃料價(jià)格不斷上漲的背景下，輕量化設(shè)計(jì)越來(lái)越多地進(jìn)入汽車行業(yè)。未來(lái)幾代汽車發(fā)展的關(guān)鍵目標(biāo)之一是降低油耗，同時(shí)減少污染物和二氧化碳排放。車輛重量的減少會(huì)導(dǎo)致有效載荷與自重的比率更大，此外，還可以更好地滿足加速和駕駛動(dòng)力學(xué)等功能。較低的質(zhì)量導(dǎo)致較低的加速度、上升和滾動(dòng)阻力。總的來(lái)說(shuō)，這會(huì)降低能源消耗和二氧化碳排放。在汽車中，每行駛100公里可節(jié)省0.3-0.5升燃油，每行駛100公里可減少8.5-14克二氧化碳。

車身重量占汽車總重量的20%，具有很大的減輕重量的潛力。一種常見(jiàn)的方法是用較輕的、低密度的高強(qiáng)度材料（如碳纖維）代替高密度材料（如鋼）。使用復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)顯著的重量?jī)?yōu)勢(shì)。然而，高昂的材料成本和采用手工制造工藝的必要性限制了復(fù)合材料在高價(jià)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。一種很有前途的方法是多材料設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)部件，例如高強(qiáng)度鋼與局部碳纖維加固的混合部件。與純碳纖維構(gòu)件相比，這種混合構(gòu)件具有成本優(yōu)勢(shì)，并且可以以適應(yīng)荷載的方式進(jìn)行加固。然而，鋼和碳纖維增強(qiáng)塑料的不同物理和機(jī)械性能要求每個(gè)零件單獨(dú)生產(chǎn)然后再進(jìn)行粘合。這將導(dǎo)致長(zhǎng)而復(fù)雜的工藝鏈和相對(duì)較長(zhǎng)的工藝時(shí)間，這是由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠粘劑的固化時(shí)間決定的。一種經(jīng)濟(jì)、自動(dòng)化、大批量生產(chǎn)高剛度重量比輕量化結(jié)構(gòu)的替代方法是將高強(qiáng)度鋼合金和碳纖維預(yù)浸料結(jié)合在特殊的混雜材料-纖維-金屬層壓板（FML）中，可以通過(guò)深沖等成形工藝進(jìn)一步加工。FML由帶碳纖維芯的金屬板頂層組成。碳纖維補(bǔ)片是在金屬板層內(nèi)的腔室，不與刀具表面直接接觸。與復(fù)合材料成形相比，簡(jiǎn)化了成形工藝，縮短了工藝鏈，經(jīng)濟(jì)性顯著提高。金屬纖維層合板還具有一個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)，即可以通過(guò)碳纖維層的數(shù)量和層內(nèi)各個(gè)補(bǔ)片的纖維方向來(lái)調(diào)整所生產(chǎn)部件的機(jī)械性能。由于金屬和碳纖維材料性能的差異，用FML直接替代鈑金件是不可能的。因此，必須研究適當(dāng)?shù)牟牧虾凸に囋O(shè)計(jì)。目前LUF正在進(jìn)行的研究工作的重點(diǎn)是開發(fā)一種適當(dāng)?shù)墓に嚭筒牧显O(shè)計(jì)，用于制造機(jī)械性能增強(qiáng)、形狀和尺寸精度高的FML結(jié)構(gòu)零件。與復(fù)合材料相比，金屬具有近似各向同性的力學(xué)性能，并通過(guò)彈塑性流動(dòng)變形。金屬的塑性成形行為通常取決于應(yīng)力速率、加載速度和溫度。碳纖維等復(fù)合材料由纖維和基體材料組成，具有高度的各向異性和發(fā)散性。就纖維本身而言，纖維方向上的力學(xué)性能與橫向纖維方向上的力學(xué)性能相差很大。熱固性基體材料必須用粘性樹脂固化，直到達(dá)到最終強(qiáng)度。固化過(guò)程取決于時(shí)間、溫度和主要壓力。汽車車身零件通常具有復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，其拉深深度不穩(wěn)定，是通過(guò)拉深等成形工藝制造的。在成形過(guò)程中，在主成形區(qū)即法蘭處產(chǎn)生壓力-張力和張力-張力的復(fù)合應(yīng)力。在拉深過(guò)程中產(chǎn)生的切向壓力應(yīng)力導(dǎo)致法蘭起皺。為了防止起皺，工具元件（如壓邊圈）在法蘭表面產(chǎn)生法向應(yīng)力。當(dāng)壓邊力FBH超過(guò)一定值時(shí)，發(fā)生的拉力導(dǎo)致材料變薄，從而導(dǎo)致底部撕裂和裂紋。使用不適用的剛性工具對(duì)FML板進(jìn)行深沖會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)典型的缺陷：只要基體材料未固化，正常力施加的壓力應(yīng)力（例如）會(huì)導(dǎo)致FML板內(nèi)出現(xiàn)靜水條件，迫使樹脂流入相鄰區(qū)域。因此，F(xiàn)ML的形狀和尺寸精度部分受到負(fù)面影響。特別是在工件半徑區(qū)域，由于接觸壓力高，壁厚分布不均勻。對(duì)于碳纖維片材的成形行為，主要的變形機(jī)制是層間滑移、懸垂（逐層位移）、預(yù)浸料內(nèi)部的橫向流動(dòng)和樹脂滲透。因此，在法蘭和框架區(qū)域可以觀察到粗紗分層、彎曲和撕裂。