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汽车“瘦身” 新材料助推汽车轻量化

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-05-08  来源:北京汽车报   [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
2018(第三届)汽车Benchmark分析及性能开发技术研讨会暨首届汽车研发大数据应用高峰论坛
核心提示:汽车“瘦身” 新材料助推汽车轻量化
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“如果新发布的概念车,不弄个全碳纤维车身,都不好意思叫咱来报道。”一位“跑”了10年车展的汽车记者,在2018北京国际车展某品牌发布会现场,戏谑地感慨。

纵观本届北京国际车展,对于未来汽车身上的“标签”,除了新能源、智能网联和无人驾驶,黑灰条纹特征的碳纤维车身和内饰,绝对是标配之一。而说到趋势,后者所代表的“轻量化”技术则更具有现实意义。

随着排放规定的日益严苛以及燃油经济性的强制性需求,除了在动力方面下功夫外,为车辆尽可能减重“瘦身”,也成为车企一项重大任务。记者走访新老国展整车及零部件展区发现,铝镁合金、碳纤维、高性能塑料等轻量化材料的使用,已成为实现整车减重的一个有效手段。

车身“瘦身”轻量化比重加大

也许是智能网联和无人驾驶技术更能吸引观众的“眼球”,轻量化技术并非车企宣传的重点。寻遍新国展整车展区,体现轻量化设计元素的展品,除了停留在概念阶段的“未来”汽车,在量产车上则并不突出。但仔细阅读各品牌发布的新车资料便会发现,加大轻量化材料的使用比重,已成为行业常态。

 

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在北汽集团展台,北汽新能源ARCFOX子品牌的首款量产车——LITE,成为车展上为数不多的展现轻量化技术的代表。作为第一个采用全铝合金轻量化车身+笼式框架设计的小型车,LITE通过一系列的结构优化、材料及成型工艺优化、连接技术优化,保障整车可靠性和安全碰撞性能的同时,同等性能重量降低了1/3,可有效提高续航里程,提高整车经济型。而在此之前,在北京的798艺术广场,一段LITE车型车身在28个气球的托举下飞向蓝天的试验,就已经刷屏了朋友圈。足以看出,厂家将这款车打造成为轻量化设计的标杆的雄心。

在福特汽车展台,一辆蓝色的三厢版新一代福克斯轿车,被四根钢缆吊在空中。其整体结构上采用了轻量化设计,全新的C2平台让整车重量比上一代减轻了88公斤,并且在防撞部位使用了高强度钢板和铝质材料,车身刚性提高了20%。减重的同时提高刚性,将大大提高新福克斯的操控表现。

除了普通轿车,部分重量级车型也展现了“瘦身”的决心。如JEEP牧马人越野车,此前的高油耗一直被车主所诟病。而在今年的北京国际车展上,全新JEEP牧马人虽未采用此前媒体披露的全铝车身计划,但车身大面积采用轻量化高强度镁铝合金材质,使其比之前的铁质材料牧马人车型减重91公斤,进一步提升了燃油经济性以及日常操控性。

 

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作为整车馆里仅有的一家碳纤维汽车轻量化整体解决方案提供商,康得复材为本届车展的北汽集团、上汽集团、长安汽车、奇瑞汽车、观致汽车等车企提供了汽车轻量化解决方案。在康得展台上,一台拆分车体展示了其全碳纤维车身、玻纤板簧、Surface-RTM零部件等最新研发产品。值得一提的是,康得复材采用由中安信提供的碳纤维ZA50个(T700)材料生产了北汽越野车B80A引擎盖,开启了中国汽车采用碳纤维材料的先河。此前,北汽集团还与康得集团签署协议,在江苏常州合作生产碳纤维部件。

部件减重 材料工艺“挑大梁”

 

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除了一副“瘦了身”的车身骨架,关键零部件上新材料、新工艺的使用,同样能起到整车轻量化的作用。如今,注塑材料替代钢材使用在汽车保险杠上,已被大众所熟知认可,而陶瓷、树脂,甚至生物材料也逐渐出现在汽车零部件的原料采购清单上。

在老国展零部件展区,北京海纳川公司聚焦“以塑代钢、轻量化铸铝、高强钢热成型”三大方向,展出了近年来为主机厂提供的多种轻量化零部件产品。在现场,塑料尾门总成、轻量化差速器、铝合金减震塔、镁合金轮毂、热成型变截面B柱等最新成果集中亮相。其中,采用轻量化技术的A柱和扰流板支架,减重效果卓越、强度高,已经分别应用于奥迪TT及保时捷911等车型。轻量化的副车架,采用国际领先的高强度钢热成型技术,优化了整车纵向碰撞性能,搭载于宝马2系和MINI品牌车型。

 

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在新国展零部件展区,日系零部件企业集中展示了其在材料工艺方面的传统优势。丰田合成公司通过燃料管和水管部分金属的树脂化,实现40%-50%的减重。将附属部件,如金属的连接支架、管道等树脂化,且一体化注塑成型,从而简化部件结构,降低成本。同时,运用水压辅助注塑工艺,可实现复杂的管路形状。

 

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丰田纺织公司展出了其为丰田TNGA平台首款小型SUV C-HR打造的兼具轻量化和高强度的强排座椅。通过更薄的钢板实现轻量化,通过修正骨架结构提高安全性能。较原有产品,其座椅实现了重量降低20%、强度增加20%。而其生产的本内板等内饰件,还运用了洋麻纤维增强材料。例如,全新BMW X1门板采用植物材料洋麻作为基板,通过减少树脂材料的使用,并采用一体成型工艺。减重的同时,还可最大程度减少化学制品的使用,以此改善汽车室内空气质量。

未来十年 汽车仍是“钢”天下

有数据统计,如今生产一辆普通轿车,其主要材料的重量构成比大致为:钢铁65%-70%、有色金属10%-15%、非金属材料20%左右。而在轻量化趋势的影响下,各种新型材料,如轻金属材料、复合材料等将越来越多地应用于现代汽车制造过程中。

然而,在2016年中国汽车工程学会发布的《中国节能与新能源汽车技术路线图》中,对于轻量化材料的发展目标提到:至2030年,车辆整备质量要较2015年减重35%,高强钢应用比例将大幅增加,单车用铝量超过350kg,单车用镁合金达到45kg,碳纤维使用量占车重5%。由此可见,钢材仍是最主要的汽车材料,即使是十年后,这一格局仍不会发生太大变化。

这其中,成本是最主要的因素。据了解,同样是1公斤材料,钢材需0.8美金-1美金,铝材需2.4美金-2.6美金,而碳纤维则高达20美金-30美金,几乎是钢材的20倍。虽然各方都在努力降低材料成本,但在短期内,碳纤维材料的大面积应用仍将出现在那些超级跑车上。而铝合金材料或许是车企减重的主要手段,只要能完善车企流水线工艺,解决产品一致性问题,便能有效降低铝合金零部件的制造成本。此外,高性能塑料、生物材料等新材料仍将是汽车零部件轻量化的不错选择。

 
连接技术 新能源
关键词: 轻量化 新材料
 
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