從汽車誕生的那一刻開始，車輪是一臺車最不可缺少的部分。而從1886年汽車誕生以來，汽車已經經歷了133年的發展。而伴隨著汽車的發展，作為重要組成部分的輪圈也在經歷著發展，除了工藝技術以外，材質也不斷在改變。而我們就挑選了汽車輪圈常用的製造材料，為大家窺探當中隱藏著的輪圈進化史。
木製輪圈
汽車輪圈首次出現之時，其主要結構設計均來源於馬車的概念。加上早年金屬加工並不成熟，因此很多早年的汽車車輪設計製造都和馬車一樣使用木製。木製輪圈的製造方法普遍一致，都是使用木頭單獨製造出輻條和內框，再用鐵馬將鐵製的外框連線起來成為一個輪圈的整體。而木製的輪圈和車軸結合主要靠金屬的軸頭將散開的木製輻條“夾緊”而成為一個整體。
圖：木製輪圈最早的起源是馬車上。
圖：木製輪圈通常會使用相同的木製輻條組合成放射狀，安裝在木製或者鐵製的輪圈外圈上。
圖：木製輪圈很大程度上依賴人工製造，因此對師傅的能力相當有考驗。
圖：木和鐵之間只能用螺絲和橋碼安裝成整體。
木製輪圈為汽車誕生初期的產物，不過木製輪圈有著極大的侷限。首先製造相當複雜，而且非常依賴工人的手藝。而木頭的承載能力相當有限，並不能使用在重量較大的汽車上。而且容易被侵蝕和損壞，耐久度差，維修也相當麻煩。所以在鐵製工藝逐漸成熟之後，很快木製輪圈就被鐵製輪圈代替了。
圖：早期的汽車還沒進入內燃機時代，還有蒸汽機車的存在。因為重量較輕，因此使用負載能力欠佳的木製輪圈也沒有問題。
圖：木製輪圈的儲存和維護相當講究，而且非常容易損壞。
鐵製輪圈在上世紀10年代左右就出現了。最早的形式類似於單車的鋼絲圈，均是使用大量的鋼絲將輪圈外框和花鼓連線起來。這種方式製造的輪圈，比木製輪圈有更強的剛性和韌性，效能保持也更好。不過，因為這種輪圈都必須使用人工編制，而且需要慢慢調整，對工人的要求高之餘，生產效率也相當低，成本偏高，只能在價錢較高的車款上使用，因此並不能作大規模的普及。不過同時因為這種輪圈造型優雅，逐漸成為了一種“復古”的標識物，表過不提。
圖：鋼絲編制的輪圈和單車摩托車上使用的輪圈非常相似，承載能力比木製輪圈更好了。
圖：因為這類輪圈也是依賴人手製造，產量偏低，只會使用在中高階車上使用。不過這種外觀的輪圈則成為了復古的標識。
另一種鐵質輪圈就是我們常見到的“鋼圈”的始祖，就是用鐵板衝壓而成的輪輞部分和鋼製外圈焊接一起而成的輪圈。這種輪圈製造方法對人工依賴程度低，能方便進行大規模生產，生產成本較低，因此可以進行大規模普及。而對於鐵製輪圈本身而言，其承重能力比較高，韌性較佳，當受到外力碰撞後會變形，可以方便的進行修復而較少發生整體爆裂解體的情況，價效比較高，因此一直沿用至今。
圖：另一種鐵圈就是使用鐵製的外圈和衝壓而成的輪輞部分焊接而成的鐵圈。這種輪圈承載效能好，而且適合機器大規模生產，價錢低廉，而迅速成為鐵製輪圈的主流。
當然，鐵製輪圈本身也有不少缺點，首先就是鐵比重較大，所以鐵製輪圈都比較重，對汽車行走效能來說很難有較大的提高。其次就是韌性大而剛性不足，在磕碰時比較容易產生肉眼很難觀察到的變形，因此在高速行駛會發生抖動。再者，鐵這種物質比較堅硬，精細加工難度大，因此很難製造出形狀複雜的造型。而且鐵的導熱性比較差，對剎車散熱上的幫助比較弱。因此鐵製輪圈一直都只在低端市場上占主導地位。
圖：可見早期的衝壓輪輞部分，造型都比較簡單。而後期隨著汽車重量的增加，輪輞部分做成了更復雜的形狀而有更好的力學效果。
圖：這類鐵製輪圈主要使用在廉價車和工作車上，譬如美國的警車現在都一直用這種鐵製輪圈。
圖：這類輪圈還有一個優點，就是不再需要使用編織輪圈那種鐵製螺母，而是用了現代PCD的原型。
鋁合金輪圈就是我們常說的“鋁圈”。其材質並不是純鋁，而是摻入了如銅、錳、鎂、矽、鋅、鐵等其他物質的鋁合金，因此相比本來較軟的純鋁，其物理特性有很大的改變。鋁合金輪圈的製造主要分鑄造和鍛造兩種。前者是將鋁合金融化之後倒入固定的模具中，冷卻後得到輪圈的模樣，再經過修飾；後者鍛造工藝主要分兩種方式，一種是將鋁胚用鍛造的方法鍛造出輪圈的雛形，再通過切削打磨等方式製造出輻條造型後得到輪圈的成品，而另一種就是直接用鍛造機鍛壓出輻條的造型和輪圈的模樣，再簡單修飾後獲得成品。這幾種生產方式的孰優孰劣這裡先不說，還是先說鋁合金材質的問題。
圖：世界上首個用於汽車上的鋁合金輪圈就是在這臺經典布加迪1924年 Type 358B賽車上使用的輪圈。而且使用鍛造工藝製造，可以說是當年汽車界的最頂尖科技。
圖：德國Fuchs為保時捷901特製的鋁製輪圈採用了鍛造工藝。
圖：作為德國著名的軍工企業，Fuchs早期同時為賓士、法拉利、藍寶堅尼等提供鋁合金輪圈。
一般而言，現今市面上最常見的輪圈就是鐵輪圈和鋁合金輪圈。和鐵輪圈相比，鋁合金輪圈最大的優勢就是重量非常輕。鍛造鋁合金輪圈能夠比相同尺寸的鐵輪圈輕50%以上，優點也很明顯，就是大幅降低簧下品質和輪上的阻力，在行車時有著較佳的操控效能及駕駛性，能夠很好的減少剎車距離，使安全係數增加。另一方面，鋁合金輪圈的剛性比鐵輪圈高3-5倍，因此在汽車行駛遇到坑洞時，其耐衝擊性也更好，更能保持準圓的外形，保證汽車行駛的平穩。和鐵輪圈相比，鋁合金的導熱率相當高，因此有效幫助汽車的剎車系統散熱。而且因為這種材料生產方式靈活，能夠很容易的製造出複雜的造型，而且鍛造鋁合金輪圈在鏤空程度極高的時候依然能保持極佳的剛性，因此成為現在主流的汽車輪圈製造材料之一。
圖：隨著鋁製輪圈製造技術的發展，鍛造鋁圈已經可以做到輕量化和剛性的高度平衡。
當然，缺點也是有的。和鐵輪圈相比，鋁合金輪圈剛性更高，因此脆性也更大。在受到巨大沖擊時，鐵輪圈可能會發生大幅度的變形，而鋁合金輪圈就可能會產生爆裂的狀況，而且碎裂的部分是不可修復，只能整體更換。另外，鋁合金輪圈的造價也比鐵輪圈更貴，因此售價也比鐵輪圈更貴。因此在更注重外觀和效能的汽車中高階汽車上均使用鋁合金輪圈，而鐵輪圈則常見於入門級的廉價車上。
圖：最高效能的鋁合金輪圈甚至可以代替“輪胎”讓WRC賽車撐到終點。
圖：因為鋁合金的特性，鋁製輪圈在嚴重損壞時通常會爆裂而非大幅度變形，且無法修復。
鎂合金輪圈的說法其實並不準確，應該是鎂鋁合金輪圈。其合金的組成部分除了鎂以外，鋁合金也佔了很大的一個部分。當然，鎂鋁合金比鋁合金中鎂的佔比大了不少，也改變了這種合金的物理特性。和輪圈製造普遍使用的的鋁合金相比，鎂鋁合金的密度更低，剛性更高，因此也比傳統的鋁合金製造的輪圈有更佳的機械特性，而且材料的成本也僅僅比鋁合金有輕微的增加。
圖：量產車使用鎂鋁合金輪圈，可以追溯到BBS幫法拉利308定製的產品。
圖：保時捷959這臺神車也使用了鎂鋁合金輪圈。
圖：Carrera GT可以說是量產車使用鎂鋁合金輪圈的高階作品。可見尺寸和鏤空幅度已經相當大。
圖：這款O.Z推出的Chrono HT輪圈可以說是改裝市場上比較稀有的產品，同為鎂鋁合金製造，不過並沒有使用鍛造工藝，而是採用低壓鑄造技術。
看似很完美的材料，實際上也有很大的缺點。鎂元素相當活潑，因此很容易和其他物質發生反應，譬如在空氣中很容易氧化而變性導致物理特性改變。鎂鋁輪圈剛性大脆性也大，比鋁合金輪圈更不耐衝擊，因此在金屬配比，鍛造工藝上都非常講究。1983年BBS就開始從事汽車用鎂鋁合金輪圈的開發工作，但直至1992年，世界第一隻鍛造鎂鋁合金輪圈才應用到法拉利F1賽車上。而量產車原配鎂鋁合金輪圈就只有法拉利308、保時捷959和保時捷Carrera GT 等意義非凡的車上。雖然說鎂鋁合金輪圈在F1上應用已經相當成熟，而且也有不少摩托車使用鍛造鎂鋁合金輪圈，BBS也推出過一款FZ-MG的世界首款量產單片式鍛造鎂鋁輪圈（詳情請點選《BBS世界首款量產單片鍛鎂輪圈FZ-MG》）。不過在民用汽車的領域，鎂鋁合金輪圈還是相當不普及的產品，而且價錢也非常昂貴。
圖：相比民用車的用品，鎂鋁輪圈還是在F1賽車上獲得廣泛的使用。
碳纖維是一種早期用於航空工業中的材料，現在已經廣泛使用於賽車和高效能汽車中。因為有密度低、剛性高、抗高溫和抗腐蝕能力好，已經有越來越多的汽車部件使用碳纖維製造，如碳纖維車架、懸掛構件、外殼空力套件，乃至剎車等。碳纖維有分幹碳纖和溼碳纖，而碳纖維最新的應用，就是用於製造輪圈（溼碳纖因為是非效能產品不在討論之列，下面說的碳纖維均是幹碳纖維）。
圖：碳纖維輪圈最早的形式，應該就是Dymag這類半碳纖維輪圈，由鎂鋁合金製造的輪輞部分和碳纖維製造的外圈部分組合起來（或相反）。
圖：世界上首個全碳纖維輪圈，應該就是這條出自日本Weds Sport之手的產品。
圖：這款是福特GT選裝的全碳纖維輪圈。
圖：這款由Carbon revolution製造的全碳纖維輪圈，據說就是和福特GT350R選裝的同款。
圖：從剖面圖可以清楚看到碳纖維輪圈的內部結構。除了中間的部分為金屬材質，其他全為碳纖維高溫熱壓而成。
碳纖維是上述製造汽車輪圈中唯一的非金屬物質，因此製造方法和傳統金屬的工藝完全不同。碳纖維是使用碳纖維絲編織成碳纖維布，再製成預浸布，然後模具上通過真空高壓高熱的方式製造成輪圈成品。因為碳纖維這類編織製品密度並不均勻，而且其受力有指向性，因此對於製造工藝相當考究。碳纖維使用了這麼多年，直到2008年才出現第一款名為DYMAG CARBON的半碳纖維輪圈（輪圈為碳纖維，輪輞輻條為鎂鋁合金）。2009年，日本Weds Sport製造出世界第一款全碳纖維輪圈。而在量產領域，只有科尼賽格、福特等提供全碳纖維輪圈作為選裝件，價錢也相當昂貴。雖然說碳纖維輪圈無論在剛性、輕量化方面相比傳統金屬材質有諸多的優勢，但是導熱性差、工藝複雜、製造成本高、產量低、良品率難控制等缺點，也阻礙了碳纖維輪圈的普及。相信碳纖維輪圈要真的在高效能輪圈中佔一席位，還需要假以時日。
圖：首款應用全碳纖維輪圈的“量產車款”，應該就來自於科尼賽格koenigsegg的Agera。
圖：不少改裝品牌和車廠都宣稱要推出半碳纖維輪圈或全碳纖維輪圈，看似市場一片大好。不過在製造成本和價格降下來，產量提上去之前，要普及還是有一段很長的時間。
可能有朋友問，為什麼沒有提到鈦合金輪圈？雖然說，鈦合金相比鋁和鋼物理性質更佳，但是因為其剛性高韌性差的特點，很難用傳統的金屬工藝製造出輪圈這種講求塑性的物件。雖然說，民用車上沒有量產的鈦合金輪圈，不過特種車上卻有鈦合金車輪的案例。
就是在我們的登月車“玉兔”上使用了鈦合金編制網製作的車輪，能在月球低附著力的鬆軟路面獲得最大的抓地力。而民用領域輪圈的製造，還需要依賴材料學的繼續研究。