笔者这几年所参加过一些新材料、新技术的论坛,几乎都会提到“轻量化”。基于产品的中低端定位,以及成本的限制,轻量化的实际运用在我们的中国品牌汽车中还十分有限,这一门“轻功”我们至今还远远没有形成系统化和流程化的开发体系。
轻量化最主要的目的是节能减排。据报道中国乘用车100公里油耗为8.13L,日本乘用车100公里平均油耗为5.9L,平均油耗比中国低25%左右,单车油耗远高于发达国家水平。早在2007年12月19日,在美国众议院通过《能源独立和安全法案》后的一天,欧盟内部争辩许久的乘用车强制性二氧化碳排放标准草案也随即出台。欧盟委员会发表的声明,欧洲汽车制造商到2012年要把新出厂汽车的二氧化碳排放量降至每公里120克以下。其中,汽车制造商具有法律约束义务的减排目标为到2012年将尾气排放量减至每公里130克,另外10克的减排量可通过“其它补充方式”实现,包括提高空调节能性、改进轮胎以及推广使用生物燃料等。
北京早已“国V”了,雾霾锁城让各地汽车不停躺枪,限购限牌限行压力之类倒行逆施的政策不断登场。不出意外未来各类法规会继续要求燃油消耗的目标要快速往下降,而与此同时,因客观因素影响的新能源汽车还只能占几乎可以忽略不计的销量,怎么办?先练“轻功”不妨也是一条新路——好吧,我突然想到了“欲练此功,挥刀自宫”。
连“度娘”都知道了:若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%;汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3—0.6升;汽车重量降低1%,油耗可降低0.7%——我以随着青春逝去也渐渐逝去的人格担保,度娘说的是符合科学道理的!
目前中国品牌汽车采用的轻量化手段不多,大多数是直接采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等,相对广泛运用应该是铝合金,镁合金,塑料。还有一手就是采用高强度钢板以减薄钣金厚度,但与欧美系中高端车动辄百分之六七十的高强度钢运用,咱大多数时候勉强做到百分之三四十,就已经开始很自豪地在各大车展上吹牛了。
轻量化必然会带来成本提升吗?
从以往的逻辑思路看来是必然的,因为我们只是直接采用了更贵的材料,但是加上加工制造的成本,财务那边总体测算下来成本还是提升了不少——但这是基于我们只能单纯依靠换材料的设计思路,如果单从这一方面来看,我们必将走入一个死胡同,这个结论我们是无法挑战的。所以,脱离于整个汽车研发和制造过程来谈轻量化是毫无意义的。即能做到轻量化又能降低成本的必须要与以下三点相结合,并与汽车研发各环节息息相关:
1.强大的计算机虚拟(CAE)分析能力以支持最省材料的结构设计。日本人是这方面的鼻祖,在拆解日系车时,你总是能发现其中一些“投机取巧”之处。日本人在各处的结构是能省则省——但是它可以让自己的产品能提供与竞争对手几乎同等甚至超越对手的性能,这是值得所有中国品牌学习的核心研发能力。
2.先进的新材料、工艺的实际运用能力,以支撑开发最合理的材料及制造工艺。假如你的新工艺能够提高制造效率能20%,那么,原材料的成本上升10%将是可以考虑的选项;假如你开发的新型材料能大量缩短工装设备、人力物力的投入成本,这也是可以充分考虑的选项。很简单,制造某零件原本需要5道工序,并且必须5名员工在5分钟之内才能完成,假如换了一种材料,或工艺,能够将工序将为2道,且只需2名员工在2分钟之内就搞定,自然就会推动综合成本的降低。
3.强大的平台化、模块化的设计和制造能力。大家都知道平台化和模块化能带来的效应将是巨大的,将很大程度上抵消原材料成本包括各类成本上升的压力,平台化的主要特点是BOM表(零件清单)最大程度的再利用,并尽最大可能使用同样的制造过程,省时省力省研发成本。模块化则要求尽可能使用同样的总成结构,同样也可以省去研发及试验成本,有的长周期试验往往是高成本的代名词。
说说那些牛逼的轻量化前辈。笔者几年前曾参加过一届德国明星汽车零部件汽车企业展,有幸与本特勒、博世、博泽、采埃孚……等德国顶尖及国际化的各大汽车供应商当面交流。本次展览涵盖了底盘、车身、内外饰、电器几大核心技术,各大供应商最核心的议题和亮点均指向了汽车轻量化技术。铝制材料、塑料材料、高强度钢板、成熟的冲压热成形技术被广泛提起,变截面辊轧钢板已在宝马这类豪华轿车上成熟使用。
什么是变截面辊轧钢板。举例汽车B柱,大家都知道,B柱的强度对于侧碰来说是至关重要的,侵入量不达标是碰撞安全直接扣分的因素。国内通用的做法是B柱整体加强,贯穿车顶到门槛的B柱加强板往往是同一个材料厚度,例如统一厚2.0mm,而变截面辊轧钢板不是这样的,经过碰撞安全的虚拟分析结果得出,长度近100mm的B柱加强板,从上至下的受力并不需要你每个区域都要做到同样的料厚,那么我就知道哪些地方可以做成1.0mm,或1.5mm就可以了,我就可以省去一些材料,达到轻量化的目的。即同一种材料做成的零件,根据实际强度的需要,不同的受力区域采取不同的料厚策略,这就是变截面辊轧钢板的应用(这一点激光拼焊也能做到,但激光拼焊无法做到不同料厚之间的均匀和平缓的过度)。这就是先进的设计方法结合先进的制造能力的完美结合,是我们短期内怎么都学不来的核心技术,需要长期的坚持研发和试验。
这就不得不提到一个词,前瞻性。位于上海的通用中国前瞻性技术中心以及重庆长安的先期技术中心,都是专门为了那些未来可能会应用于汽车上的材料、工艺做前瞻性研究而诞生的。这样的前瞻性技术中心的前期投入是巨大的,回报往往是长周期且带有较大风险的,很多投入都有可能打了水漂了——大多数中国品牌汽车太急功近利,往往舍不得这么投入,也就只有随波逐流了,笔者也就只有哀其不幸怒其不争了。
在新能源汽车电池、电机、电子控制器等核心技术,以及国家充电站、电网布局等配套措施尚未满足新能源汽车真正产业化之前,轻量化技术势必先行一步,而且,轻量化技术对于新能源汽车来说也是十分必要的,将一定程度上提升续驶里程——要知道,对于新能源汽车,每一公里的续驶里程的提升,意义都是巨大的。
不得不承认,在已过去的汽车百余年历史中,对比大众、丰田、本田、通用、福特等扬名世界各地的汽车企业,我们的诸多技术领域尤其是核心技术所取得的成绩是极其苍白的,但中国品牌汽车要胸怀大志,那么就随时准备着在各技术领域跟世界巨头火拼的勇气和实力。
轻量化,谁才是那股破茧而出的中国力量?别让我们等得太久。
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