汽車輕量化——在滿足油耗、兼顧成本的前提下，盡可能降低整車重量。
為什么要輕量化？
圖 汽車輕量化的背景
若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%；汽車重量降低1%，油耗可降低0-7%；汽車整備質(zhì)量每減少100千克，百公里油耗可降低0.3-0.6L。
另外，世界各國政府近年來都制定了機動車排放標準，并逐年增加難度。拿中國來說，到2020年，我國乘用車行業(yè)燃油限值要從2015年的6.9L/百公里降至5.0L/百公里，年均降幅達6.2%左右，否則將予以停產(chǎn)、限產(chǎn)等五項嚴懲措施。輕量化已經(jīng)成為汽車主機廠迫切的需求。
汽車輕量化技術(shù)可以分為三個主要方面：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、輕量化材料應(yīng)用和采用先進制造工藝。其中，采用輕質(zhì)材料是當前的主流。
圖 汽車輕量化的主要途徑
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等強度設(shè)計(用足設(shè)計極限)
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形狀拓撲優(yōu)化
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集成化設(shè)計
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……
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輕質(zhì)材料
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高強鋼
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輕合金
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復(fù)合材料
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……
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激光拼焊板（TWB）
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連續(xù)變截面板（TRB）
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空心連續(xù)變截面鋼管（TRT）
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自沖鉚接（SPR）
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……
輕量化材料指的是低密度、高強度，在整車上應(yīng)用后可提升單位面積承載質(zhì)量的材料，最常用的如高強鋼、輕質(zhì)合金(鋁合金、鎂合金等)、非金屬材料等。今天，我們主要講講非金屬材料。
圖 塑料在汽車上的應(yīng)用（攝于LG化學(xué)展臺）
在底盤和動力總成中應(yīng)用非金屬材料約75kg，其中塑料約30kg，橡膠約45kg。在發(fā)動機罩內(nèi)外板、前保險杠、翼子板、后防撞梁、車內(nèi)門板、行李箱蓋、儀表板和后風窗玻璃等車身零部件上非金屬材料也有著非常廣泛的應(yīng)用。
改性塑料是最重要的汽車輕質(zhì)材料，不僅可以減輕零部件約40%的質(zhì)量，還可以使采購成本降低40%左右。汽車用塑料量約占塑料總消耗量的8%左右，約占汽車總重量的10%，主要的品種有PP、PU、ABS、PS、SAN、SMA、PVC、PE等。
表1 汽車配件塑料化的輕量化情況
表2 汽車內(nèi)飾件中常用的塑料
圖 LFT在汽車上的應(yīng)用
圖 碳纖維在汽車上的應(yīng)用
以碳纖維復(fù)合材料為重點突破口，從基礎(chǔ)研究和數(shù)據(jù)積累做起，從少量選裝套件做起，逐步向車身覆蓋件、結(jié)構(gòu)件、功能鍵延伸。
基礎(chǔ)研究和數(shù)據(jù)積累：已經(jīng)初步對汽車用CERP材料開展研究，包括碳纖維和樹脂材料牌號的選擇、評價體系、CAE分析用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集等等。
零部件的研發(fā)和生產(chǎn)：未來先推出極富現(xiàn)代感與動感的碳纖維選裝套件，為消費者提供個性化、定制化服務(wù)。再逐步向車身覆蓋件、結(jié)構(gòu)件、功能件延伸。
圖 碳纖維在汽車上的應(yīng)用
表3 減重信息表
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圖 木纖維制件
所謂自然纖維，指的是自然界中存在的，或者經(jīng)過人工培育的植物或動物身上直接取得的紡織纖維。木纖維和麻纖維也是目前在汽車輕量化技術(shù)中使用較多的兩種自然纖維。雖然都是自然纖維，但是這兩種材料區(qū)別還是挺大的。
木纖維：80%的木纖維與20%的復(fù)合纖維制成的纖維氈（在熱模中成型，屬于熱固型材料），比塑料輕40%左右，加工完成后非常穩(wěn)定，不會有尺寸的改變或開裂等情況的出現(xiàn)，對于石油等不可再生資源的依賴性小。
麻纖維：50%麻纖維與50%復(fù)合纖維制成的纖維氈（在冷模中成型，屬于熱塑型材料），比塑料輕20%左右。
自然纖維主要是用在車輛內(nèi)飾件上，其優(yōu)勢表現(xiàn)在，相比于塑料更輕。
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表4 汽車輕量化材料性能對比
表5 汽車8大部件材料替換最新趨勢
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應(yīng)用零件 |
現(xiàn)用材料/工藝 |
開發(fā)材料/工藝 |
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尾門 |
鋼板 |
塑料 |
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發(fā)動機蓋板 |
鋼板 |
鋁材 |
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前端模塊 |
金屬型材-焊接 |
PP長玻纖-注塑 |
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立柱下/門檻飾板 |
PP-T20 |
高結(jié)晶PP/PE |
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內(nèi)外飾非外觀塑料件 |
傳統(tǒng)塑料注塑 |
化學(xué)微發(fā)泡注塑 |
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儀表板骨架、門板本體等 |
硬質(zhì)塑料 |
木纖維板材及成型 |
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發(fā)動機美化罩蓋 |
PA+GF塑料 |
PU自結(jié)皮發(fā)泡 |
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風道分管 |
HDPE塑料 |
PE發(fā)泡 |
雖然輕量化材料的確能降低汽車的整體重量和碳排放量，但也大大增加了汽車的成本。對材料企業(yè)而言，核心的競爭力來源于在輕量化的同時把成本做到最低。行業(yè)里還有一句共同認可的話是：“合適的材料、合適的工藝在合適的時間用在合適的零件上”，這是在推動輕量化技術(shù)應(yīng)用中可參考的一個原則。
部分素材參考上汽乘用車材料工作介紹
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(2016年9月8~9日·重慶 )
重慶保利花園皇冠假日酒店
會議時間：2016年9月8~9日
會議地點：重慶（重慶保利花園皇冠假日酒店 位于重慶北部新區(qū)經(jīng)開園龍懷街1號）
會議議程：第一天簽到，第二天正式會議
報名方式： 陳小姐15220260125 ，18320928915微信同電話號碼。
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