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    汽车“轻量化”蝶变之路

    发布日期:2017-7-17 9:49:10
    近日,推出的一款国产电动汽车通过将尾门板采用工程聚烯烃材料,使内部结构重量减轻40%,但也满足所需刚度的消息见诸报端,宣告了自主品牌汽车企业首款塑料尾门板的诞生。

    这一成果可喜可贺,轻量化在汽车行业是一个老生常谈的话题,却频频以前瞻技术或新技术应用的形式出现在人们视野中。虽然不及电动化、智能化、网联化和共享化发展那样容易制造“话题”,但汽车轻量化依然常说常新。为此,针对汽车轻量化的问题,笔者邀请谱尼测试汽车检测领域的机构对此进行解析。

    一、轻量化是我国汽车关键零部件重点突破工程
    今年4月,由三部委印发的《汽车产业中长期发展规划》提出,轻量化是我国汽车关键零部件重点突破工程,主要内容包括:汽车产品要加快向轻量化方向发展;突破整车轻量化新材料等产业链短板;突破整车轻量化等关键技术;依托科技计划(、基金等),引导汽车行业加强与原材料等相关行业合作,协同开展高强钢、铝合金高真空压铸、半固态及粉末冶金成型零件产业化及批量应用研究,加快镁合金、稀土镁(铝)合金应用,扩展高性能工程塑件、复合材料应用范围;鼓励行业企业加强高强轻质车身等关键零部件制造技术攻关。

    谱尼测试汽车检测领域机构表示,紧跟发展大势,我国汽车行业在轻量化领域正不断突破壁垒,向水平靠拢。但汽车轻量化长路漫漫,各种轻量化材料、技术及理念纷至沓来,除技术本身存在的挑战性,其推广应用将更是考验。

    二、轻量化意味着成本上升?
    谱尼测试汽车检测领域机构指出,轻量化与成本之间的交锋成为整车及零部件企业在轻量化道路上不断探索和突破的关键点。业界似乎存在一个误解,即“汽车要轻量化,势必采用一些新材料、新设计和新方法,这在市场化环节首当其冲的挑战恐怕就是随之而来的成本上升”。

    事实上,谱尼测试汽车检测部门在对市场进行调研会发现,轻量化与成本二者并不一定是矛盾体。

    1.如果在汽车结构设计进行质的改变,实现轻量化,成本还可能降低。
    2.如果轻量化能促使车辆进一步节能减排,整车载荷合理分布推动车辆安全性提升,赋予产品新的价值,虽增加成本,但利润也可能增加。
    3.整车企业是因为有减重需求才会进行轻量化,而并非为了轻量化而轻量化。通常这种需求来自于性能提升或成本改善,如通过轻量化改善加速性、制动性、提高疲劳耐久性等,或通过优化冗余材料,以降低成本。这个意义上的轻量化则意味着“轻成本化”。
    4.表面上,轻量化使用了更贵的材料工艺,导致成本上升。但由于轻量化降低了底盘、动力、安全等方面的设计难度,从而带来了这些系统的成本下降,本质上,轻量化为整车企业带来了整体经济效益,而并非成本负担。

    三、轻量化的突破口
    谱尼测试汽车检测领域机构表示,汽车轻量化的突破口不防从电动汽车着手,原因如下:
    1.去“里程焦虑”是消费者的现实需求
    电动汽车的动力电池一般重约300公斤,而且消费者对这类车型有明显的“里程焦虑”。因此,实现电动汽车的轻量化,从而提高续驶里程,成为更为迫切的现实需求。
    当前,动力电池能量密度有待进一步提高,为了增加续驶里程,汽车制造商往往通过增加电池数量满足这一需求。然而,这种做法导致整车重量增加、载质量降低,因此电动汽车更迫切需要轻量化。

    在电动汽车的轻量化上,成本不是整车企业考虑的主要因素,而是首先要切实提高续驶里程。在自主企业品牌向上的发展中,品牌的培育要从各个方面发力,把轻量化新技术的应用作为卖点之一,应该可以得到更多消费者的认可。

    2.市场对新能源车成本具有较高的接受度
    新能源汽车的产量相对较低,且市场对成本的接受度较高,一些轻量化方案对于低产量的车型具有成本优势,因而可以通过新能源汽车的应用,积累经验,并通过规模效应降低成本,再向传统乘用车转移。因此,新能源汽车将成为我国汽车轻量化技术应用的突破口。

    面对电动汽车轻量化的迫切需求,工业和信息化部材料司副司长潘爱华曾提出四点建议:通过现有的政策支持汽车轻量化材料的研发和产业化;组织行业协会、企业和机构建立汽车工业材料的标准体系;鼓励产业链上下游合作来推动上下游融合;推动电动汽车行业和材料行业的骨干企业联合成立轻量化新材料的产业基金。

    四、多材料混合应用是轻量化的“蝶变”选择
    作为轻量化的重要方面,材料备受关注,混合材料车身已经成为车身材料发展的新趋势。

    “未来,汽车轻量化归根结底将是新材料应用的竞争,这不是谁完全取代谁的问题,多材料的轻量化将是永恒的方向。”谱尼测试汽车检测领域机构表示,通过轻量化材料的应用,并进行基于新材料的零件结构优化,既能改进汽车性能,又能显著降低重量。根据国外的研究,多材料混合使用的轻量化汽车表现出较好的轻量化潜力;与碳纤维和铝制汽车相比,其成本也有一定的优势;相对于纯钢制汽车,可以表现出更大的轻量化潜力。

    汽车轻量化将是高强度钢、铝合金以及碳纤维等塑料复合材料的多材料耦合应用,以期在减轻车重的同时实现优的整车性能和合理的成本控制。多材料混合应用是轻量化“蝶变”之路的必然选择,当然,这种多材料的耦合轻量化工程技术对汽车设计、工程分析以及连接工艺等带来不小的挑战,需要产业链上下游的通力合作和攻关。

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