
日前寶馬日本技術中心經理Marc Hofmann介紹,BMW i系列車型通過采用碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)和鋁合金,大幅減輕了車重。一般的發動機車型的重量在1400kg左右,而i3因配備馬達和電池增加了200kg。寶馬通過在車廂采用CFRP,在底盤部分采用鋁合金結構件,將車重減輕了340kg,降至1260kg。
在生產方面,通常的汽車組裝線是利用焊接的方式接合沖壓成型的鋼板,而i3則是以對RTM法成型的約150個部件進行接合的方式組裝骨架,RTM法成型周期約為10分鐘,1分鐘即可成型。因此,CFRP骨架的組裝完全不借助焊接,組裝線上不再有焊接工序。約150個部件聽起來似乎很多,但與利用鋼板制造框架相比,數量已經減少了約2/3。
一般來說,車體、底盤這兩項占據了整個汽車重量的60%以上。據研究,理論上鋁制汽車可以比鋼制汽車減輕重量達30%-40%,其中鋁質發動機可減重30%,鋁散熱器比銅的輕20%-40%,全鋁車身比鋼材減重40%以上,汽車鋁輪轂可減重30%。因此,鋁合金材料是汽車輕量化最理想的材料之一。此外,美國鋁業協會提出,如果車重減輕25%,就可使汽車加速到100km/h的時間從原來的10秒減少到6秒鐘;并且減輕車重可以有效降低剎車距離,使得轉向和過彎的過程中也更加靈活。
據了解,特斯拉的代表車型Model S采用了全鋁車身,其中鋁合金車身占比17%;2015款的福特暢銷皮卡F-150也將采用全鋁車身,其鋁合金使用量將占到整車質量的25%。另外鋁軋制品巨頭諾貝麗斯(Novelis Inc.)正在全球大幅擴張汽車用鋁板的產能。預計2015年北美生產的1700萬輛乘用車中,有超過50萬輛的皮卡和電動汽車會使用全鋁車身,到2025年,超過70%的皮卡都將會采用全鋁車身。汽車車身鋁板對加工工藝、精度等有各種極其嚴格的質量要求,當前只有全球鋁加工行業排名領先的幾家廠商能夠生產。
在未來的十年內,汽車的各個主要部件用鋁滲透率都將明顯提高。預計鋁制引擎蓋的滲透率會從2015年的48%提升到2025年的85%,鋁制車門滲透率會從2015年的6%提升到2025年的46%,這將是鋁最容易滲透的兩個汽車部件。另外在車頂、后備箱、保險杠等領域,鋁的滲透率也將大幅度提高。
據統計,2013年中國汽車產量為2200萬輛,位居世界第一,目前平均每輛車用鋁量比發達國家低15%左右。在全球乘用車鋁化率提高的大趨勢下,這個趨勢從北美擴散到中國是個必然的進程。
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(本文綜合雅式《中國塑料橡膠》,日經技術在線,方正證券等多篇文章)


