汽車迎來輕量化發展時代

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不久前，我國的千噸級T700碳纖維試生產線開始運轉，長期以來高度依賴進口的高性能碳纖維在我國實現了自主化制備，其產品不僅有望替代進口，而且生產成本具有國際競爭力，大規模國內商業運用在即。如此，包括碳纖維在內的高性能纖維對汽車等運輸工具的減排降耗的貢獻或許將得以實現。

近年來，各大車企爭相布局新能源汽車，行業競爭日益激烈。而對汽車實現輕量化，將有助于部分企業取得先發優勢。要實現輕量化，高強度鋼、鋁合金、鎂合金、工程塑料、復合材料等都是目前比較好的選擇，而作為節能和新能源汽車的核心技術，每項材料又各有優勢與技術難點。輕量化如何落地，成為2016第五屆車用材料技術國際研討會上的一個重要話題。

輕量化最好的發展時代

“從汽車設計本身而言，無論是設計、材料、工藝還是制造環節，都在強調輕量化。”吉利汽車研究院NVH及環保性能開發部輕量化科科長金建偉認為，“現在是發展輕量化最好的時代”。

“輕量化在這個時代提出來，有很多根本性的原因。”他補充道，“經過100多年的發展，汽車行業面臨的問題和挑戰非常多，包括動力性能、經濟性、油耗、環保等問題，而輕量化好像‘萬金油’，其優點能夠覆蓋到汽車凸顯的這些問題。”

面對新能源汽車的電池問題，金建偉說：“在現有蓄電池性能無法取得根本性突破的前提下，僅有的改善車輛續航里程的手段，只能是減重。”

最近一項實驗證明，如果一臺總重量為1550千克的新能源汽車續航里程為186公里，若將其非蓄能部件盡可能輕量化，能將總重量減少到1011千克，其續航里程可直接提高到275.5公里，已經較為令人滿意。

2011~2015年歐洲車身會議的數據顯示，車輛的輕量化系數由2011年的3.29下降到了2015年的2.33。“5年時間輕量化系數降低了30%，說明汽車輕量化已經得到很大的提升和改善，而且輕量化已經成為汽車主機廠迫切的需求。”金建偉說。

汽車追求輕量化不僅僅是為了減重，更為了考慮產品的功能和成本，“輕量化跟成本、性能開發是一樣的，離不開這些屬性的關聯。”金建偉提醒，輕量化要綜合考慮。

這體現在除了新材料本身的生產，使用過程也要考慮新的結構、優化汽車制造工藝。“新材料的使用目的除了減重，還要保障汽車其他性能的優化。”吉利汽車研究院總工程師熊飛說。

如果把高強鋼等級提升了，材料變得很薄，使用時模態就變差了，怎么辦？“只有通過改變結構截面才能滿足要求。”熊飛說。

不只是減重

如果開發一個新車型，怎樣才算得上輕量化？用絕對的重量來評價，金建偉認為并不合適，“輕量化單靠這樣簡單的評價肯定是不夠的”。

“將油耗、動力性能加入綜合競爭力評價后，你就發現絕對重量輕不意味著這輛車更有競爭力。”金建偉坦言，這也是目前如果把輕量化作為一個系統工程來開發所面臨的問題，“因為輕量化沒辦法獨立出來考慮，這是目前最大的挑戰”。

作為由眾多零部件組成的器械，汽車的NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）都有專門的團隊來研究。金建偉建議，要把輕量化做得更好、更完善，就要將其作為汽車的性能開發結構來對待。“這樣輕量化的標準就成為不是我要減重多少，而是在車型開發、應用的時候要考慮這個車的重量能做到什么狀態，同時滿足汽車的其他性能要求。”

熊飛承認，要確定輕量化達到的目標很難。整車重量目標制定很關鍵，一般分為以下幾種：體積密度法、尺寸推算法、統計分析法、競爭力分析法、挑戰法和油耗反推法。

“目標確立之后，就是將輕量化開發作為一項屬性開發，強調的是正向開發的思路。”金建偉坦言，輕量化正向開發主要包括兩條線，第一條線是重量管理，另外就是技術開發。“只有兩條線結合在一起做，車型開發的輕量化才能做得更加理想。如果將兩條線的職能分開的話，你會發現這個工作推進起來非常困難。”

“輕量化涉及面太廣了。”熊飛說，“從嚴格意義上來說輕量化跟整車所有零部件，甚至一顆螺絲釘都有關聯性，所以輕量化不僅涉及技術的問題，還有各個部門之間理念認同等非技術的問題。”

他認為，要把輕量化這個工作在車型開發中做好，就必須有全流程管理的理念，而不是簡單地制定一個目標、提幾個方案就解決問題了。

“全產業鏈共同的事”

隨著科技的發展，輕量化材料和技術層出不窮。

有業內人士指出，現在有鎂合金、碳纖維，未來還會有新的輕量化材料，但不論出現什么材料，這些輕量化材料都不會是孤軍奮戰，必然是以組合的形式出現，因為汽車未來的發展趨勢是多種材料混合使用。

“實際上輕量化開發最離不開的核心，就是先進輕量化技術的開發。”金建偉說，但是先進輕量化技術開發面臨的問題——成本風險、周期風險、質量風險——就像任何新的技術應用所面臨的巨大風險一樣。

“一個新的技術開發后直接在車型上應用是我們所希望的。”金建偉指出，但是實際上，往往有很多技術開發完全依賴于車型來做的話，就很難做得下去。“這需要汽車生產商要有獨立的平臺做輕量化的技術開發和應用。”

    從技術上來說，輕量化材料面臨如何彌補技術、生產缺陷的難題。重慶鎂應用技術研究院副院長蔣斌舉例，比如能夠完全實現減重和性能雙重目標的鎂合金，卻在價格、便利生產、耐腐蝕等方面都比不過高強度鋼。

從環保角度講，如何實現更有效地回收利用，更好地滿足環保要求也很重要。盡管國內許多企業已經研發出性能優異的新材料汽車，但是要想向市場推廣，進入商業化，還需要進一步建立維修、回收和循環使用技術體系。

    汽車輕量化是汽車全產業鏈共同的事情，需要汽車企業努力，還需要行業聯盟和政府的支持。金建偉認為，對企業來說，雖然一些新技術在前期研究時投資巨大，但這種投資是必要的，因為有了先進的技術儲備，一旦時機來臨，就可掌握先機。（記者 貢曉麗）