汽车“瘦身”:新材料助推汽车轻量化

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部件减重 材料工艺“挑大梁”

汽车“瘦身”:新材料助推汽车轻量化

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。

汽车“瘦身”:新材料助推汽车轻量化

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。

汽车“瘦身”:新材料助推汽车轻量化

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。(来源:北京汽车报 作者:李琦)

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