輕量化設計實現(xiàn)的路徑與發(fā)展現(xiàn)狀

關于目前實現(xiàn)汽車輕量化設計的路徑，主要有兩種形式：一種是通過結構的合理、精準化設計，對車體的主要承力部件進行加強、非主要承力部件進行合理的弱化，在性能滿足的前提下盡量減小傳力通道截面大小，合理、精細化的選用材料板厚等來實現(xiàn)結構輕量化設計。另一種是使用新材料替代普通鋼材來實現(xiàn)輕量化設計，比如用鋁合金、GFRP（玻璃纖維增強塑料）和CFRP(碳纖維)等密度更小的新材料來代替鋼材來實現(xiàn)輕量化設計，比如用強度更高、板厚更薄的熱成型材料（熱成型材料本質上還是鋼材）代替普通高強度鋼來減少加強結構零件的數(shù)量實現(xiàn)輕量化設計。

在實際的汽車設計中，這兩種輕量化途徑很多時候都是相互結合使用來較大限度的實現(xiàn)車體的輕量化設計，同時還促進了彼此的發(fā)展。比如在車身A柱上邊梁、B柱等結構的設計中，目前主流設計都是采用熱成型材料來替代普通高強度鋼材的設計，熱成型材料的使用本身是一種材料輕量化的設計，但是熱成型材料的使用又可以讓這些車身區(qū)域減少加強件結構的設計，不等厚熱成型板的使用甚至可以讓B柱取消原有的鉸鏈加強板、限位器加強板等結構。而精細化的結構設計又促進了不等厚板材、激光拼焊板材、鋁合金等的發(fā)展。

主流輕量化材料

既能保證車體結構的性能，又能大幅度降低車體重量的材料，目前行業(yè)內普遍使用的是碳纖維、鋁合金、鎂合金、工程塑料等密度較小的材料。這些材料在車體結構中的使用，輕量化優(yōu)勢明顯。

目前車用輕量化新材料的成本普遍都偏高，目前國內每噸車用冷軋汽車板材的成本在5000——9000之間，而每噸鋁合金的材料成本高達4.5萬左右，碳纖維的材料成本則更高，每噸約在80萬左右，又因為其較高的成型廢品率問題，讓很多中低端車型在碳纖維的使用上更是望而卻步。所以目前采用鋁合金、碳纖維等新材料作為車身主結構的車型售價基本都在40萬以上，鑄鋁件則較早就在發(fā)動機殼體、懸架擺臂、副車架等底盤和動力系統(tǒng)部件上使用，因所占車型開發(fā)成本比例較小，搭載車型級別不一。

從以上的分析來看，輕量化材料的使用占比可以從側面說明該地區(qū)汽車企業(yè)在汽車材料輕量化方面所處的行業(yè)水平，也能反映出該地區(qū)新能源汽車發(fā)展的水平。而且從目前的趨勢來看，隨著材料成本的進一步降低，鋁合金車體的開發(fā)在未來數(shù)年內或許會迎來一個爆發(fā)期，到2025年，鋁合金的生產規(guī)?？赡軙_到目前的四倍以上。