“3060”雙碳目標下，輕量化需求越來越緊迫，各家車企、零部件企業(yè)都想方設法發(fā)展輕量化，向低碳減排快速邁進。

這不難理解。

據(jù)中國乘用車樣本調(diào)查結果顯示，車重每減少10%，油耗就降低7.5%-9%，尾氣排放也會隨之有相應的降低；電動汽車車重每減輕10%，續(xù)航里程就會提升5.5%。

不僅如此，在保證安全強度的前提下，汽車重量越輕，加速時間越短，車身動態(tài)響應更靈活，制動距離、車身震動和噪音也會減少。

從消費者角度來看，伴隨著對汽車駕乘體驗要求的不斷提高，輕量化帶來的經(jīng)濟性、安全性和舒適性等方面的提升都將更加符合消費者的實際需求。

關鍵問題是，輕量化的空間在哪？又如何持續(xù)推進？

近日，在麥格納舉辦的“黑科技來了”直播欄目中，針對占到整車質量半壁江山的車身與底盤結構件，麥格納車身與底盤系統(tǒng)事業(yè)部給出了自己的輕量化“解題思路”。

三大主流創(chuàng)新方向

就車身與底盤結構件而言，麥格納認為，實現(xiàn)輕量化的途徑主要包括材料、工藝和設計三個方向。

圖片來源：麥格納

一、輕量化材料：采用高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維等輕量化材料代替普通鋼材料，通過降低材料用量或降低密度實現(xiàn)減重；

二、輕量化工藝：發(fā)展一體化鑄造、激光拼焊、液壓成形、輕量化連接等制造工藝，整合零部件或連接件用量實現(xiàn)減重；

三、輕量化設計：通過計算機自動化設計軟件和力學理論對現(xiàn)有零部件進行尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓撲優(yōu)化實現(xiàn)產(chǎn)品減重。

麥格納的產(chǎn)品創(chuàng)新也具體體現(xiàn)在這些方向上。

例如其五空腔單元防撞梁。麥格納設計了能夠提升碰撞性能并減輕重量的防撞梁結構。通過多參數(shù)優(yōu)化壁厚和空腔大小，使得防撞梁的截面具有更高的抗彎能力，從而實現(xiàn)大幅減重。據(jù)悉，相比傳統(tǒng)截面設計下的防撞梁，五空腔單元防撞梁減重高達15%。且該結構的空腔大小可自由調(diào)整，壁厚也可自由組合，在滿足同樣碰撞性能的條件下占用空間更小。

再如熱成型一體式門環(huán)。麥格納既有不等壁厚、不同材料的激光拼焊熱成型門環(huán)，也有單一熱成型材料，結合局部軟區(qū)技術、補丁板技術的門環(huán)。相較于傳統(tǒng)的門環(huán)設計，在滿足相應碰撞性能要求的條件下，熱成型一體式門環(huán)可實現(xiàn)減重20%，同時也大幅減少零件數(shù)量，減少焊接，簡化制造流程，一體式熱成型門環(huán)也有更好的尺寸精度。

圖片來源：麥格納

還有高壓鑄鋁副車架。麥格納一體式高壓鑄鋁副車架在設計上減少了縱橫梁搭接，并將轉向器、控制臂、穩(wěn)定桿等所有硬件集成在一個鑄件上。這樣的設計結構更安全、性能也更強，尺寸穩(wěn)定性也更好。更重要的是，相比鋼制副車架，減重可達20-30%左右。

此外還有碳纖維復合材料副車架。麥格納與福特合作研發(fā)了一款兼顧產(chǎn)品穩(wěn)定性與工藝可行性的前副車架。該產(chǎn)品采用碳纖維材料與金屬零件進行共同注塑，通過兩個碳纖維零件和六個金屬零件替代掉原有的45個鋼制零件，零件數(shù)減少了82%，極大降低了工序及模具數(shù)量。相較于使用鋼質沖壓件，可使重量降低29%。

通過這些案例也可看出，輕量化材料、工藝和設計三個方向并非是割裂的，而應綜合考慮。在此次直播欄目中，麥格納車身與底盤系統(tǒng)事業(yè)部工程中心研發(fā)經(jīng)理徐子卿也強調(diào)了這一點。

他具體指出，五空腔單元防撞梁在鋁型材工藝基礎上，對橫梁截面進行了進一步的優(yōu)化，這是一個設計上的創(chuàng)新；熱成型一體式門環(huán)，在傳統(tǒng)分體式門環(huán)的基礎上，進行了工藝及設計上的優(yōu)化；碳纖維復合材料副車架的研究，則是對輕量化材料與工藝的全新探索。

一體式壓鑄的可能性

2020年，馬斯克首次宣布，將一體化壓鑄技術用于生產(chǎn)Model Y后車身底板的生產(chǎn)，并將逐步用2-3個大型壓鑄件替換整個車身底板370余個結構件。自此，一體化壓鑄成為行業(yè)熱門話題，近兩年也越來越多的車企、零部件企業(yè)進行相關布局。

作為實現(xiàn)汽車輕量化的重要途徑，麥格納自然有所布局。在此次直播欄目中，徐子卿提到，麥格納在該領域早已進行了卓有成效的探索。

前文也提到，麥格納高壓鑄鋁副車架采用的正是一體式高壓鑄鋁技術。事實上，不只是副車架，麥格納一體式高壓鑄鋁典型產(chǎn)品還包括前后減震塔、縱梁、鉸鏈柱總成、前后底板、電池殼體等。

圖片來源：麥格納

據(jù)悉，通過這一技術，麥格納將車身零件的工藝流程大大簡化。通過一體式高壓鑄鋁工藝制造的鋁鑄件，大幅減少了車輛內(nèi)的零件數(shù)量。且麥格納高壓鑄鋁配備了專利的真空系統(tǒng)H-Q-CAST,可以做更薄的壁厚的零件，更好的零件表面和內(nèi)部質量。據(jù)麥格納透露，使用高壓鑄鋁相對傳統(tǒng)的沖壓、焊接總成，減重可達25%左右。

徐子卿表示：“零件整合的應用是非常廣泛的，例如中央通道，前車身鉸鏈柱，前/后減震塔、后縱梁、內(nèi)外扭矩盒等零件等。”

據(jù)他介紹，在某一美系高端品牌車型項目中，麥格納用了13副高壓鑄鋁模具，為同一車型開發(fā)和生產(chǎn)了零件。將鋼結構的設計改成了高壓鑄鋁零件，零件數(shù)從227個銳減到31個，“一體式高壓鑄鋁的優(yōu)勢顯露無遺?！?/p>

圖片來源：麥格納

此外，他還透露，對于大型的一體化壓鑄，麥格納也一直有相應的研究。“比如說我們的免熱處理壓鑄材料，以及相應的工藝的技術儲備。我們目前也在和客戶不斷地探討，如何在中國推進大型一體化壓鑄布局?！?/p>

更多探索

除了現(xiàn)有的產(chǎn)品與技術外，麥格納車身與底盤系統(tǒng)事業(yè)部還在做更多的探索與研究。據(jù)徐子卿介紹，其最新舉措有以下幾大方面：

·第三代高強鋼，具有更高的強度和更好的成型性，可用冷沖工藝生產(chǎn)產(chǎn)品。

·新型可持續(xù)鋁合金，與A365型合金相比具有更高的強度，生產(chǎn)工藝上減少能耗并降低二氧化碳排放量。

·智能MIG焊接，該工藝具有閉環(huán)反饋系統(tǒng)，能跟蹤焊縫的焊接參數(shù)，并精確測量焊縫表面形狀，該工藝將會顯著提高產(chǎn)品質量。

·熱成型工藝中的快速淬火技術，可縮短熱沖壓淬火時間，大大提高生產(chǎn)產(chǎn)能，降低成本。

·AR檢測技術，對零件進行實時檢測，提高檢測效率，保證產(chǎn)品質量，AR檢測技術可檢測零件缺失的特征，如螺柱、焊接螺母和點焊，同時提供零件100%的可追溯性。

圖片來源：麥格納

當然，麥格納這一事業(yè)部在輕量化方面的探索還包括新能源汽車相關產(chǎn)品與技術的開發(fā)。

據(jù)悉，麥格納已順應電動化趨勢開發(fā)全新產(chǎn)品，比如麥格納開發(fā)制造的電池殼體已經(jīng)在北美市場量產(chǎn)應用，在國內(nèi)純電動電池殼體項目的量產(chǎn)開發(fā)也在有序展開。

值得注意的是，麥格納在這一板塊的創(chuàng)新還涉及CTC電池底盤一體化。

在此次直播欄目中，麥格納車身與底盛事業(yè)部產(chǎn)品工程經(jīng)理孔令波指出，CTC，簡單地講，就是將電池殼體與車身地板、門檻梁等下車體結構件進行整合集成設計，因此可以去除當前獨立的電池殼體的冗余結構，從而實現(xiàn)輕量化，以及獲得更大的一個電池承載空間。

他表示：“CTC首先就是通過設計路徑來進行輕量化，麥格納在CTC電池殼體設計方面有多年的研究，也有相應的成熟的技術方案。另外我們的輕量化材料應用、熱成型超高強度鋼應用，以及高壓鑄鋁等技術，可以進一步實現(xiàn)減重效果。麥格納各種鋼鋁成型技術，以及相應的連接技術，比如激光焊接、FDS、SPR、攪拌摩擦焊，在輕量化電池殼體方面都有著非常廣泛的應用?！?/p>

總而言之，車身與底盤輕量化還有不小的挖掘空間。徐子卿表示，供應商應綜合市場需求情況，與客戶共同探討，找到一個最優(yōu)的輕量化解決方案。

當然，他還提到，參與的時間點非常關鍵?！案鶕?jù)我們多年來的工程經(jīng)驗總結，供應商設計團隊參與項目的時間點也是非常關鍵，如果客戶的項目，能夠讓我們在越早的時間點介入進去，那么我們就能為客戶提供更多的輕量化設計及優(yōu)化設計思路?！?/p>

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