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汽车应用轻量化材料为何未有大突破?

2017-01-11 来源:中国塑料机械网
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波音787、空客A380、国产C919……民航飞机对使用轻量化材料,尤其是复合材料取得了显著的成绩。而同样对轻量化有需求的汽车业,为什么相比之下未有大突破?总部位于密歇根州安阿伯市(Ann Arbor)的美国汽车研究中心开展了一项新研究,探究汽车为什么还是这么重。


汽车应用轻量化材料为何未有大突破?


该研究中心对44款2015年生产的车型材料进行了调查,并向汽车制造商提出了一个问题:如果必须在短期内对汽车的主要部件进行减重,他们将如何应对?


研究团队调查到,复合材料是汽车减重不可避免的解决方案。研究团队负责人杰·巴伦(Jay Baron)表示“如果你想对汽车减重,就必须大规模地改用符合材料,包括汽车立柱、横梁、纵梁等等”。汽车制造商们也坦诚,如果想为一辆车减重15%,很难不依靠复合材料。


不过,目前汽车制造商使用的比较常见的减重方式是耐高温塑料以及缩小发动机尺寸。


如果需要为汽车减去5%的重量,汽车制造商通常选择的是钢铝一体化结构,例如福特推出全铝车身的F-150。进而,汽车制造商会在其余部件中使用改性塑料来进一步减重。但是铝在耐久性上存在缺陷。


除了钢铝一体化结构,镁也可与现有的钢结构生产设施结合使用。但是有两个问题导致汽车制造商不太愿意这么做。一个是67%产量集中在中国,潜在的原材料供应问题使得其他国家制造商大规模应用不太可行。另一个是大幅增加成本。


几乎所有的供应商都认为碳纤维及其复合材料在减重方面价值是其他材料不可比拟的。但是,几乎所有的汽车制造商都同意碳纤维是最难被运营在大规模生产中。


为什么会存在这种矛盾?因为以碳纤维复合材料作为汽车制造的主要材质,意味着现有的生产方式需要推倒重来。例如福特的全铝车身F-150,即使是铝替代钢,福特也需要大笔资金来改造工厂。再加上目前模块化生产已经在行业内越来越普遍。一旦出现重大的调整,成本将高到难以想象。


因此,汽车减重最大的障碍就是改变的代价太大。巴伦介绍“汽车制造商对我说:‘我们好不容易制定了标准化生产流程,现在你想要我们用复合材料造车门?这不符合标准,所以是在打乱流程。’”


基于此,未来十年的可能趋势是,汽车制造商将在车门、引擎盖、前柱和包围等关键区域引入更轻的材料,但其核心仍将以钢为主。

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