不断实践，不断总结，那么人们对客观事物的认识也就越来越深刻，知识越来越广，智慧越来越高，不断发展、前进。
在考虑购买新车时，通常会查看由政府监控的碰撞测试确定的安全记录。为了满足美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)和公路安全保险协会(IIHS)的安全标准，汽车制造商在许多碰撞场景中设计和测试他们的模型，包括前面、后面和侧面碰撞以及翻转。设计汽车碰撞管理系统的目标不是防止车辆损坏。相反，目的是设计车身结构以尽可能多地吸收或转移能量以保护乘客舱。
图 1 显示了在驾驶侧进行小偏置碰撞测试后的本田Pilot。Pilot车型采用钢制车身结构，带有挤压铝制保险杠横梁（车辆前部的亮银色条纹）。可以清楚地看到，皱缩区受到了严重损坏。然而，驾驶室仍然完好无损，保证了乘客的安全。
图 1. 本田Pilot在驾驶员侧进行小偏置碰撞测试。假人的位置表明驾驶室保持完好。（来源：IIHS）
在碰撞管理中，车辆的设计旨在确保保护乘客的负载路径。想想一辆车从侧面撞到另一辆车的力。在这种情况下，负载路径的设计使得进入的车辆首先撞击门槛板和车门，以吸收和偏转车身结构周围的能量，以防止挤压乘客舱。
就本文而言，讨论将集中在前后碰撞上。前部或后部碰撞的负载路径始于保险杠蒙皮处的接触，保险杠蒙皮通常是一种美观的塑料盖，几乎没有结构优势。碰撞过程中的能量吸收由保险杠横梁处理，横梁后面是吸能盒（图 2）。在吸能盒之外，碰撞能量被引导通过前纵梁，向上A柱，穿过头部，然后消散在安全笼结构上。
图 2. 用于碰撞管理的铝制保险杠横梁组件。（来源：Constellium）
因此，保险杠和吸能盒是防止车辆前部或后部撞击的第一道防线。由于这些部件的位置远离车辆的重心，因此尽可能降低它们的重量是有利的，以确保车辆在行驶和转弯时的稳定性。
图 3. Mustang Mach-E 电动车采用钢制车身和铝制保险杠横梁组件。（来源：福特）
图 4. 保险杠横梁设计因汽车制造商、型号和应用而异。（来源：Mayflower Consulting）
在这方面，电动汽车保险杠横梁应用可能是最令人印象深刻的，因为电池组很大且对碰撞敏感，留下的吸能空间较小。电动汽车的车辆总重也更高（比同类 ICE 车型约重 450 公斤），这意味着汽车在发生碰撞时需要更长的时间来减速。例如，2021 款福特野马 Mach-E 车身 90% 以上是钢。它比基础版Mustang 重 36%，并且在折叠区的空间也减少了 10%。考虑到这一点，福特决定前保险杠系统的最佳解决方案是采用挤压铝。这是铝挤压保险杠未来增长的一个重要迹象，因为即使福特在车辆的其他地方使用了高强度钢，原始设备制造商仍然选择铝挤压保险杠，证明了铝挤压保险杠的有效碰撞管理。此外，Mach-E 上的铝挤压保险杠在两端进行了延伸，以便该车在小重叠加强屏障 (SORB) 测试中获得更好的 IIHS 评级。
许多其他钢密集型车辆也选择了铝挤压保险杠。在本田Pilot上列出的车身结构材料中，唯一列出的铝是保险杠梁组件。这同样适用于Acura RDX，它的前后保险杠使用铝，新款Acura TLX轿车也是如此。
Mach-E的前后保险杠梁使用6000系列铝材。6000系列合金在大多数挤压应用中占主导地位，因为它们为众多制造商带来了强大的性能、价值、易于加工和具有竞争力的价格。尽管7000系列铝提供了更多的减重，但更难制造且更昂贵，供应商较少。大多数保险杠横梁由6061、6082和6110铝制成，并且在其轮廓内具有两到三个空心结构。
图 5. 铝吸能盒受冲击之前和之后的情况，显示了金属为吸收能量而进行的最佳折叠。（来源：AEC）
在保险杠横梁后面，吸能盒通常被焊接或用螺栓固定在横梁上。合理的合金设计通常涉及实现高屈服强度以及降低其开裂倾向。
撞击时，吸能盒以皱缩的效果变形，不会开裂，并吸收碰撞能量，使撞击不会进入乘客的身体。通过合金设计、晶粒结构、吸能盒形状设计，以及使用变形结构引导（通过例如凹痕或孔这些特征可引发手风琴状变形形状）精心设计起皱效果（图 5）。6063铝合金是迄今为止最受欢迎的，因为它在吸能盒方面有着悠久的成功历史。汽车公司很难从这样的可行解决方案转向以换取更坚固的合金可能提供的几克重量减轻效果。
铝挤压保险杠横梁和吸能盒在ICE和EV车型中都很受欢迎，并且前景广阔。本田、丰田、特斯拉、起亚、现代、雪佛兰和Stellantis（吉普）等公司的许多车辆都使用铝挤压式保险杠横梁。尽管如今电动汽车仅占全球市场份额的2%，但许多行业专家预测，它们将继续逐年接管ICE市场份额。
纵观当今北美流行的电动汽车，特斯拉是迄今为止的领导者。2021年第一季度，Model 3和Model Y 的总销量略低于183,000辆。以此为基准，特斯拉今年的总销量可能约为732,000辆。估计每个后保险杠梁2.8公斤，仅在特斯拉车型上实施挤压保险杠就意味着大约2,000吨挤压铝。即使是规模更小、价格更实惠的雪佛兰Equinox，年销量仅超过270,000辆，也将通过使用挤压保险杠使挤压工厂全年嗡嗡作响。
很明显，挤压铝制保险杠横梁和吸能盒被证明是整个汽车行业的首选材料——从主流汽车到电动汽车，从钢密集车型到混合材料车型。
