多維度解析汽車輕量化 三條路為車子減重

如今，新車發布，“輕量化”成為絕對的焦點！產品介紹中總少不了“采用了輕量化的車身技術”、“整車減重10%”之類的描述。要達致輕量化，除了優化結構與工藝設計之外，大多圍繞在材料選取之上。

一般塑料的比重在0.9-1.6，玻纖增強復合材料的比重在2.0以內，而A3鋼為7.6，黃銅為8.4，鋁為2.7。因此，雖然在強度上不如碳纖維、金屬材料，但是從比重上來說，塑料的輕量化效果最好，可謂汽車輕量化的首選材料。使用塑料可以減輕零部件約40%的重量，汽車的動力、舒適性及安全性卻得以提升。未來其創新應用有可能顛覆傳統汽車。

三條路子讓車子減重

新修訂的《乘用車燃料消耗量限值》國家強制性標準，將于2016年1月1日起執行，每年將設置油耗達標值，直至到2020乘用車平均油耗降至5.0升/100公里。愈趨嚴格的油耗法規，促使所有汽車制造企業不遺余力地開發汽車輕量化技術。

汽車輕量化并不是單純的減重，需要同時兼顧產品功能、成本及質量等要素。就“以塑代鋼”而言，主要有三個途徑：優化材料質量；模塊化與集成化；結構優化設計。

材料高性能最關鍵

國外汽車品牌現在已經大規模使用高性能工程塑料和塑料復合材料。未來汽車的車門、車頂、座椅部件、輪轂以及汽車周邊結構件，甚至車身都有可能改用工程塑料。采用纖維增強復合塑料材料制作的車身與鋼制車身相比，可降重35%；如果采用碳纖增強復合材料，則可降重60%以上。

蜂窩夾層結構已廣泛應用于汽車內飾，包括后備箱地板、車頂內襯和后窗臺板。新款奔馳smart fortwo在蜂窩夾層結構頂篷中使用了巴斯夫ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料，其頂篷模塊由蜂窩夾層和玻璃纖維襯墊組成，比普通頂篷減輕30%左右，但依然保持較好的強度和抗彎剛度。

而朗盛子公司Bond-Laminates推出的一種基于聚丙烯的連續纖維增強復合材料Tepex dynalite，在輕量化汽車生產中也蘊含著重大機遇，尤其是在有高強度需求的大型組件中，比如：后備箱底板、電動車增程器外殼和座椅組件等。

模塊化生產已成趨勢

在模塊化、集成化方面，塑料有非常明顯的優勢。目前很多部件及系統，如側門系統、儀表臺系統、發動機系統等已經實現模塊化生產。全塑框架、局部金屬嵌件增強的集成化模塊前端結構能夠實現30%的減重效果，并可大大減少零件的數量，提升裝配效率。據悉，寶馬、奔馳、通用、雷諾、標志等眾多歐美企業已經成熟應用前端模塊、門模塊技術。

結構優化設計不可忽略

結構優化設計也是輕量化的重要途徑，在滿足工藝要求的前提下進行結構形狀和尺寸設計。例如保險杠的薄壁化開發，常規的設計為3.0MM壁厚，采用普通的PP滑石粉材料，單件重量4-5kg。據吉利汽車研究院總工程師熊飛介紹，吉利采用2.5mm壁厚設計，高剛性PP材料，單件減重10%-15%。同時，他指出，要實現輕量化不能局限于材料，只有車廠的材料部門參與到整車設計中，才能有效地推動新材料、新工藝的應用。換言之，性能與設計是汽車的根本，材料要為圍繞這兩點來開發，在此基礎上實現輕量化，進而獲得更好的燃油效率以及整車的性能屬性。

責任編輯：Kris