汽車輕量化：技術(shù)工藝材料齊發(fā)力

調(diào)查顯示，汽車整體重量每減少100千克，百公里油耗可降低0.3升至0.6升。當(dāng)汽車重量從2500千克降低到750千克時(shí)，每升汽油行駛的公里數(shù)從約5公里上升到約25公里，相應(yīng)排出的二氧化碳量從約400克/公里下降到約100克/公里。

正是出于對(duì)減少能源消耗、減少污染物排放等目的，汽車輕量化技術(shù)一直以來(lái)成為科研、汽車生產(chǎn)制造等重點(diǎn)探索方向。無(wú)論是對(duì)于傳統(tǒng)動(dòng)力汽車，還是新能源汽車，輕量化所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都相當(dāng)可觀。目前，在汽車輕量化領(lǐng)域，正呈現(xiàn)技術(shù)、工藝和材料等多方發(fā)力局面。

看好輕量化材料

此前媒體報(bào)道，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）研究人員研發(fā)一種新型超輕復(fù)合材料，該材料由鎂、納米陶瓷粒子、碳化硅納米粒子合成，具有優(yōu)良承重能力，對(duì)今后汽車輕量化發(fā)展具有重要意義。

相對(duì)于仍處科研階段的新材料，鋁材料、塑料、碳纖維等則已成為汽車輕量化材料實(shí)際應(yīng)用的“先鋒”。德國(guó)汽車專家預(yù)測(cè)稱，汽車重量還有15%下降空間，因此“以塑代鋼”汽車輕量化已成為各大品牌汽車廠商追逐的技術(shù)焦點(diǎn)之一。汽車零部件比較復(fù)雜，在原材料、外觀和尺寸等方面對(duì)塑料注塑件要求較高。盡管如此，車用塑件已成為很多汽車廠商探索和實(shí)際應(yīng)用的重要方向。資料顯示，發(fā)達(dá)國(guó)家將汽車用塑料量，作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，每輛汽車塑料用量從上世紀(jì)90年代的100kg至130kg上升到2004年的152kg和2006年的174kg，現(xiàn)在用量是230kg。目前，德國(guó)汽車用量最多，占整車用料的15%以上。此外，輕質(zhì)高強(qiáng)纖維材料的應(yīng)用也是車輛減少燃料消耗、降低污染排放的有效途徑，以高性能纖維及復(fù)合材料為代表的輕量化纖維材料制造技術(shù)，正逐漸成為未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心技術(shù)。

新型鋁材料在汽車上的運(yùn)用也已鋪開(kāi)。資料顯示，在構(gòu)成汽車的2萬(wàn)多個(gè)零件中，約有86%為金屬材料。因此，可以通過(guò)使用輕金屬來(lái)減輕汽車自重，而汽車鋁化率達(dá)到60%以上也是完全可取的。在汽車制造領(lǐng)域，鋁合金是應(yīng)用最廣泛的輕量化材料，全球目前約有12%至15%耗鋁量用于汽車工業(yè)，有些發(fā)達(dá)國(guó)家甚至已超25%。北美汽車調(diào)查顯示，鋁使用量將在2012年達(dá)到每輛車156千克，到2025年這個(gè)數(shù)字將達(dá)到249千克?？春密囉娩X材的中國(guó)忠旺集團(tuán)認(rèn)為，在未來(lái)，汽車鋁材的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用主要集中在三個(gè)方面：一是車身、車架全鋁化及大型鋁合金型材的開(kāi)發(fā)應(yīng)用；二是防沖擋及車門(mén)剛性結(jié)構(gòu)的全鋁化；三是轉(zhuǎn)動(dòng)部分零部件的全鋁化。其中，鋁制車身將會(huì)成為今后的一種發(fā)展趨勢(shì)，將給我國(guó)鋁加工業(yè)提供廣闊市場(chǎng)并帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇。

追逐輕量化技術(shù)

汽車輕量化的發(fā)展方向，對(duì)車用材料提出新的要求的同時(shí)，也是對(duì)汽車設(shè)計(jì)、制造工藝提出更高要求。新材料的獲得更需匹配相應(yīng)設(shè)計(jì)、制造工藝、技術(shù)。目前來(lái)看，對(duì)塑件、鋁材的使用已有相對(duì)成熟的設(shè)計(jì)制造工藝，而隨著新材料層出不窮，一些創(chuàng)新材料也已逐步進(jìn)入實(shí)用階段。另外，設(shè)計(jì)、制造工藝和技術(shù)在挖掘傳統(tǒng)材料輕量化潛力方面也有巨大作用。當(dāng)前，不少汽車廠商正通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造，來(lái)進(jìn)行可能的輕量化嘗試。

近日，雪佛蘭邁銳寶XL的問(wèn)世，正成為中高級(jí)車輕量化的新標(biāo)桿。邁銳寶XL整車重量為1415kg，相比前一代車型減重120kg，其1.5T車型綜合油耗達(dá)到同級(jí)領(lǐng)先的6.0L/百公里。資料顯示，邁銳寶XL車身研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用前瞻的CAE理念進(jìn)行數(shù)十輪的結(jié)構(gòu)拓?fù)浞治?，通過(guò)高精度的仿真迭代，一方面找出關(guān)鍵位置進(jìn)行進(jìn)一步強(qiáng)化，提升車身強(qiáng)度和防撞能力；另一方面也對(duì)多處車身部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和減重，并優(yōu)化底盤(pán)與結(jié)構(gòu)部件之間的連接設(shè)計(jì)，從而鑄造更輕盈、更堅(jiān)固的車身。邁銳寶XL大比例應(yīng)用高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼，特別是加大熱成型鋼應(yīng)用比例。在邁銳寶XL車身架構(gòu)中，超高強(qiáng)鋼整體占比高達(dá)40%，熱成型鋼比例也領(lǐng)先同級(jí)。良好的車身剛性不僅大大提升安全性能，也為懸掛和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)提供堅(jiān)實(shí)、可靠基礎(chǔ)。同時(shí)，車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化使得整車實(shí)現(xiàn)車身部分重量降低超50kg。

資料顯示，在汽車輕量化技術(shù)中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化和工藝改進(jìn)的作用不容小覷。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)也是輕量化的重要途徑，在滿足工藝要求的前提下進(jìn)行結(jié)構(gòu)形狀和尺寸設(shè)計(jì)。例如，保險(xiǎn)杠的薄壁化開(kāi)發(fā)，常規(guī)的設(shè)計(jì)為3.0MM壁厚，采用普通的PP滑石粉材料，單件重量4kg至5kg，而吉利采用2.5mm壁厚設(shè)計(jì)，高剛性PP材料，單件減重10%至15%。在減重的同時(shí)，吉利也配合相應(yīng)新工藝和新技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造，發(fā)揮新材料作用。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。