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原标题:瘦身还是溶脂，盘点那些汽车轻量化技术

文字 | David

图片 | 网络

现在流行减肥，汽车也是如此。正如人减肥不能损伤健康一样，汽车“减肥”也不能损失功能性，尤其是安全性。

据统计，汽车车身约占总重量的30%，空载时约70%的油耗用在车身质量上，所以车身轻量化是汽车“减肥”的关键。

如何在保证车身强度和安全性的前提下，尽可能地降低汽车车身重量，同时保持合理的成本，各企业为此煞费苦心。

使用轻量化材料

首先想到的就是使用重量轻、强度高的新材料，比如铝合金、镁合金、碳纤维和工程塑料等。

大家耳熟能详的就是铝合金，目前绝大多数新产品都会使用。铝的重量只有铁的1/3，并且回收利用率高，汽车中的铝有85%是可以回收的，是铁的2倍。

1990年，本田推出的NSX跑车是世界上最早量产的使用全铝车身的车型。此外还有奥迪A8，以及捷豹、莲花等品牌，都在大量使用铝。

还有镁合金应用也很广，镁的重量只有铁的22%，铝的66%，而且是比较容易加工的金属，回收使用率能达到100%。2006年，雪佛兰在自家超跑科尔维特的发动机中，使用了镁合金。

当然，最理想的材料当属碳纤维。碳纤维是由化纤和石油经过特殊工艺制成的纤维，除了和一般碳素材料一样具备耐高温、耐摩擦、导电、导热等特性外，它强度更高、质量更轻，更耐腐蚀。

碳纤维的密度不到钢的1/4，但抗拉强度却是钢的7-9倍，抗拉弹性也高于钢，在2000摄氏度以上的高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。

但是，碳纤维目前成本极高，只有顶级跑车才会使用，比如宝马的i8和i3电动车，i8的车身重量不到1.5吨，i3的车身重量1.3吨左右。

宝马汽车是在碳纤维领域走在前列的厂商，投入了1亿美元用于建设碳纤维工厂，这是首个汽车制造商建设的碳纤维工厂。

宝马计划今后通过自己建设碳纤维工厂，大规模生产降低成本，并且把碳纤维材料逐步普及到宝马7系等非新能源车型上。

在车身材料的轻量化上，造车新势力的创新和尝试也算是对汽车工业做出了不小的贡献。比如蔚来ES8高比例使用铝材，与之相似的还有前途使用全碳纤维覆盖件和全铝骨架、爱驰使用上钢下铝的车身结构。

不断升级制造工艺

现在很多厂家会使用高强度钢板，在同等情况下可以做到更薄更轻，这些材料就是在普通钢中加入一些稀有金属的合金，对加工工艺要求更高。

新材料对制造工艺的要求比普通钢板要高，比如铝合金就不能够焊接，不容易钣金，喷漆也麻烦，所以多数厂家还是用钢做车身，部分使用铝，比如最常听到的就是发动机全铝机身。

一般对于高强度钢的热冲压成形工艺，在强度超过1000MPa以上时，一些几何形状比较复杂的零件，使用常规的冷冲压工艺几乎无法成形。

另外在车身加工中，更先进的焊接工艺也可以保障车身的刚性。比如激光拼焊板可将不同材质、不同厚度、不同强度和不同表面镀层的板坯拼合起来，然后整体进行压型。

激光拼焊板工艺已在汽车领域应用成熟，用于制造车门内板、加强板、立柱、底板和轮廓等部件。

还有无孔性压铸法生产的铝合金大量应用于车轮、进气歧管以及动力转向壳等部件上，由于应用铝材且壁厚减小，轻量化效果显著。

车身结构不断优化

有了更先进的材料，再用上更先进的制造工艺，进一步降低车重，就只能在设计环节想办法了。

汽车结构非常复杂，最优化的设计可以减到很多不必要的东西，对减轻汽车的重量作用巨大。如今CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助工程）以及3D打印等技术，为更优化的结构设计提供了可能。

总之，车身结构优化就是提高材料的利用率，去除零部件冗余部分，同时又使部件薄壁化、小型化、中空化和复合化以减轻重量，最后实现轻量化。

[总结]在燃油车时代，车身轻量化可以省油。而进入电动车时代，由于技术限制，续航里程还无法达到燃油车的水平，所以对车身轻量化的需求更迫切。

比如纯电动汽车特斯拉model S，在使用了铝合金车身的前提下，质量依然在2吨左右。如果能再减重的话，那么加速和制动性能还会再提升，续航里程也会更好。所以，汽车减重未来仍将是汽车制造的最大课题。

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