【干货】汽车轻量化应用方向及战略选择规划

8月23日晚，盖世汽车&纽伦堡联合中国汽车工程学会共同牵头举办的以「汽车轻量化应用方向及战略选择规划」为主题的线上微课堂完美落幕。

本次活动邀请了重庆长安汽车股份有限公司刘波博士在我们组建的轻量化微信群为大家带来这场精彩的分享。参与的同学们包括各大整车厂、零部件等汽车生产企业的采购、技术研发工程师等500人，大家都非常踊跃的在群内参与了话题讨论，课时长达1个多小时，课堂气氛异常火爆。

以下是讲师展示的PPT截图及互动讨论环节的内容，与大家共享！

问答环节

问：汽车轻量化在内外饰方面的运用主要有哪些？重点是否可以说一下座椅这块，轻量化的几个重点？在座椅骨架方面现在行业的主要研究方向在那边？

答：内外饰在汽车轻量化在方面有重要的几个方向：用的比较成熟薄壁保险杆、微发泡技术是内外饰轻量化很重要的方向。座椅骨架是轻量化考虑的重要对象，骨架有好几种轻量化解决方案，比如镁合金座椅骨架、纤维增强复合材料座椅骨架、先进高强钢座椅骨架。传统座椅骨架在结构轻量化方面也有较大的空间。座椅是一个复杂的系统，轻量化的同时，要完成与座椅相关的各项法规实验，验证要充分。座椅骨架方面的主要研究方向轻量化和平台化。轻量化主要有材料方面的镁合金、高强钢、玻纤/碳纤维复合材料，但现在的主流还是钢为主；要大量推动上述轻量化材料的应用，除了要满足性能要求外，很重要的是培养成熟的供应商体系和控制成本。核心的竞争力来源于在轻量化的同时把成本做到最低，也可以通过座椅的平台化来降低成本。

问：汽车轻量化和成本增加的关系？

答：可以直接从图中看到答案

成本测算的这个表格是多个零件的统计结果，重点是价重比。

问：汽车轻量化对汽车安全性有什么影响，尤其是高速时，轻量化后对高速下的操控性，稳定性有什么样的影响？如何克服？

答：我还没有找到具体的数据来评估汽车轻100kg车辆的操稳性能下降了多少，车漂不漂很大程度跟车的气动性能设计有关，可以设计一个车很轻，但操稳性也很好的车，比如赛车。操作稳定性与悬架直接相关，另外车身的造型设计除了满足美学的要求，同时要降低风阻系数和升力。可以通过悬架（含轮胎）的优化、造型的设计、或增加空气动力学的装置来提升稳定性。

问：汽车行业轻量化在工艺技术和新材料运用在未来5年各自的战略趋势是什么？

答：未来五年我这边认为高强度钢还有很大的潜力，因为性价比高，会更大空间采用。相对钢来说，铝合金、镁合金、塑料复合材料更贵一点，但也可以通过结构设计、工艺优化等手段控制成本；

从工艺角度来说，中国品牌的主机厂会更多优先考虑高强度钢的热成形（变强度、变厚度），超高强钢的辊压，先进高强钢的液压胀形等新工艺的应用；铝合金的高真空压铸工艺、锻造、差压铸造，铝板的冲压和电阻焊、胶铆等工艺都是未来5年会大量采用的技术。从非金属材料方面来说塑料复合材料，玻纤增强的复合材料零件的注塑工艺，LFT-D，SMC模压工艺，也已经比较成熟，但碳纤维的成形工艺（例如湿法模压、HP-RTM）还需要提高效率，有很大改进空间。

讲到材料和工艺的未来趋势，以及新工艺、新材料未来在什么时候大批量的供应，国内汽车行业里初步的共识会是未来的汽车将是多种材料的集成应用。

行业里还有一句共同认可的话是：「合适的材料、合适的工艺在合适的时间用在合适的零件上」，这是在推动轻量化技术应用中可参考的一个原则。比如：前碰撞横梁可以是高强钢辊压的，可以是铝合金型材挤压弯曲的，也有高强度热成形的，镁合金的挤压弯曲、也有塑料复合材料（GMT）等等多种解决方案，具体每种方案都有不同的减重和价格，形成了多种可供选择的方案，需要具体车型来选择，这个时候的决定因素除了成本、价格外，还可能与供应商、开发节点、车的定位等相关。下面这个图在做规划的时候可以参考。

问：非金属材料类汽车零部件在轻量化有哪些应用？成本如何控制？趋势是什么？

答：比如：塑料前端模块、塑料翼子板、塑料后背门，塑料门模块、塑料油箱盖，动力总成上一些壳体类的零件也用塑料来做，比如进气歧管，塑料气缸罩盖。

成本如何控制这个问题比较大，不好回答，个人觉得应该从结构优化设计上，选择合适的材料，最优的工艺来实现满足性能要求情况下用料最少，重量最低。

趋势有很多方面，比如碳纤维的热塑性复合材料是一种趋势，因为更环保，回收利用率比较高。碳纤维热固性复合材料的HP-RTM目前是一种流行趋势。

问：LFT-D（长玻纤增强热塑性复合材料）工艺方面的方向，应用的问题？

答：LFT-D 是一种技术先进的工艺，但设备要求高，例如能够批量生产的设备目前需要进口，比如主流的德国克劳斯玛提供的设备。在LFT-D方面，有些企业、研究院所都在做专门的研究，也开发出料一些成品件。这个方面上面我没有太深的研究，从主机厂的角度来说，不十分关心你具体用了些什么工艺和材质，但最终还是要体现在满足性能前提下成本如何，成本有竞争力就有批量应用的可能，还要考虑这种工艺和零部件的供应商体系是否成熟，是否能够保证产品批量合格。

问：在新能源汽车里汽车轻量化哪些部分对于散热是有要求的？现在行业标准有吗？（传统的散热通过水冷或者金属散热片，新的材料有石墨烯等复合材料，散热性能增加，重量可以比传统材料减轻2/3）

答：新能源汽车的电池散热是很重要的问题，电池的散热解决趋势可能是通过水冷。比如我们拆宝马i3的时候就发现电池的散热就是水冷。当电池容量越大的时候，散热的问题就越重要。就散热来说，金属散热比非金属散热性能要好，例如我们新能源的车里，电池的箱体很少用塑料的，主要是钢的。当然铝和镁的散热性能比钢有优势，也有提到石墨烯，目前来说石墨烯的成本目前还是不敢大批量使用。

问：车身轻量化主要技术路线是什么？车身轻量化趋势下的新投资项目，是整车企业主导还是一级供应商主导？

答：车身轻量化主要技术路线可参考：

车身轻量化趋势下的新投资项目方面，我举个例子，长城汽车已经投了热成型线来做热成型零件，长安福特也正在投两条线来做热成型件，其他很少主机来来投资做热成型。所以从这个情况来看，轻量化的材料或者零部件，还是主要是一级供应商来投。

问：汽车轻量化趋势下，如何解决NVH的问题？比如车窗玻璃做薄后如何解决噪音问题？

答：我个人对NVH这块了解不深，但是我可以肯定来讲，做轻量化不能牺牲性能，更不能牺牲NVH的性能。我们的传统玻璃不敢轻易的做薄就是防止NVH性能（噪音）变差。玻璃的轻量化怎么搞，可能以后会用到PC或者PMA来替换传统的无机玻璃。

问：随著轻量化新材料比如碳纤维的应用，会不会对车辆生产工艺带来变革。冲、焊、涂、总四大工艺变成一个总装？碳纤维、全铝车身十分还需要专业模具企业为主机厂服务？

答：这个问题是一个非常热门的话题，宝马i3采用碳纤维车身，已经大批量生产了。碳纤维车身对传统的整车四大工艺（冲、焊、涂、总）肯定是是有较大的影响和冲击的，但不是变成一个总装。碳纤维车身的生产没有冲压工艺和冲压车间，但是零部件的生产还是需要车间，这个车间可能在供应商那里，也可以在主机厂，只不过从钢板的冲压工艺变成复合材料的模压或注塑工艺；焊接工艺是不需要了，但是需要胶接；涂装实际上整车厂和零部件供应商都可以做，因为涂装没有那么复杂了，特别是碳纤维的涂装跟传统的钢车身涂装真的不一样，少了很多涂装的工序。

碳纤维、全铝车身的模具肯定需要模具工厂来做，这些新工艺要求较高，跟传统的钢冲焊是不一样的。