作為實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一，汽車新材料,、先進的設(shè)計和工藝制造技術(shù),，能促進汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。輕量化材料一方面節(jié)約汽車制造成本,，另一方面還可以低碳環(huán)保循環(huán)利用,。新材料和新技術(shù)之間相輔相成，先進的工藝技術(shù)為輕量化材料更新提供基礎(chǔ),，新材料的廣泛應用推動工藝技術(shù)的發(fā)展,。在未來汽車制造中，輕量化材料取代鋼材已經(jīng)成為一種趨勢,。
汽車輕量化發(fā)展現(xiàn)狀
高強度鋼板
高強度鋼板性能大大優(yōu)于一般的鋼材,，高強度鋼板具有厚度薄,、質(zhì)量輕的特點，同時具有更高的強度保證車身安全性,。在當前高科技新材料成本高,、普及率低的背景下，并考慮綜合性能,，高強度鋼板是車身輕量化的首材料,，主要應用于車輛的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，如地板,、AB柱,、門檻等。寶馬部分車型中的B柱,、中通道,、車門防撞桿、地板均采用高強度鋼,。
凱迪拉克通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,，使鋼制下車體結(jié)構(gòu)比鋁制車體減重6 kg，其AB柱內(nèi)板,、橫梁,、地板中通道等關(guān)鍵部件均采用先進的高強度鋼。
鋁合金
輕質(zhì)金屬鋁合金在汽車領(lǐng)域的用量逐步增加,，且種類多樣化,，是汽車輕量化的理想材料。鋁合金擁有諸多優(yōu)良性能,，不僅耐腐蝕而且強度和剛度高,，加工成型性良好，回收利用率高,。鋁合金一般分2種,，以熔融金屬充填鑄型，獲得各種形狀零件毛坯的鋁合金就是鑄造鋁合金,；還有一種是變形鋁合金,，是將鋁合金通過沖壓、彎曲,、軋、擠壓等工藝使其組織,、形狀發(fā)生變化而成,。鑄造鋁合金多用于重力鑄造件和特種鑄造件，變形鋁合金多用于空調(diào)系統(tǒng)零件,、行駛系部分零件,、發(fā)動機冷卻系統(tǒng)散熱器件等,。制動卡鉗、驅(qū)動軸及車輪等汽車零件一般采用鋁基復合材料,，這是一種由多種性質(zhì)不同材料組成的復合材料,。
馬自達、奧迪等采用鋁合金板材制造外覆蓋件,，發(fā)動機罩和行李廂蓋是鋁合金在車身上應用早的部位,，后面逐漸發(fā)展到全鋁車身，國外部分汽車鋁合金和鋁復合材料的比例可達80%以上,。鋁合金材料作為性能優(yōu)異的新材料同時還具有很好的循環(huán)利用性,，回收1 t鋁合金要比加工制造1 t少耗能95%，目前汽車用鋁合金材料中60%以上的都是再生鋁,。另外,，相比加工鋁合金，加工鋼鐵所需的工裝設(shè)備需要汽車制造商投資更多資本,，以鋁擠壓型材為主的汽車鋁制車身框架,，焊點少、裝配效率高,。
熱塑性塑料
熱塑性塑料主要應用在汽車的后尾門,，市場上比較典型的應用是雷諾汽車的后尾門，其比鋼制后尾門減重10%,，不僅能降低生產(chǎn)成本,，并且注塑、組裝工藝簡單,，裝配效率高,。
復合材料
復合材料是由至少2種不同材料通過先進的材料制備技術(shù)組合而成的新材料。組合優(yōu)化后,，其綜合性能比單一的原組成材料更加優(yōu)異,，能滿足不同的要求。如碳纖維復合材料是汽車輕量化應用中比較典型的復合材料,，耐腐蝕,、質(zhì)量輕、高模量而且強度是鋼的5倍,。由于該材料的優(yōu)良性能,，其在汽車市場已經(jīng)得到了廣泛推廣，但是該材料成本較高,，初僅在超級跑車,、F1賽車、小批量車型上應用,，在汽車中的應用有限,。隨著復合材料制造工藝的成熟,，碳纖維制造成本有所下降，如今已推廣至轎車上,。
熱沖壓成型技術(shù)
熱沖壓成型技術(shù)用于高強度鋼板沖壓件成型,，成型后強度達到1500 MPa以上。熱成型件車身安全性高,、舒適性好,，能減輕車身質(zhì)量，提高零件尺寸精度,，控制回彈,。AB柱、前縱梁,、車門防撞梁,、地板橫梁、鉸鏈加強板等關(guān)鍵部件用熱成型件較多,。
車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
設(shè)計思路
從多種輕量化材料的匹配及零部件的優(yōu)化等方面著手,，再加上輥壓成型、差厚板等工藝技術(shù),，這可以大幅減少零部件數(shù)量實現(xiàn)車身輕量化,。雷諾采用的差厚板設(shè)計，實現(xiàn)了減重2 kg,。在保證汽車整體性能不受影響的前提下,，優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計還能減少制造工序，從而降低生產(chǎn)成本,。目前國內(nèi)已經(jīng)有汽車輕量化技術(shù)采用了結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計和分析,，汽車設(shè)計的前期就已經(jīng)融入結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計。國產(chǎn)歐寶的B柱就是采用熱成型與差厚板結(jié)合的方式,，形成局部低強度區(qū)和局部高強度區(qū),，車身剛度及吸能性得到提高。
設(shè)計方法要實現(xiàn)汽車車身輕量化,，在開始的車身實體結(jié)構(gòu)設(shè)計時就要開始考慮,，可以通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)、差厚板等方式合理設(shè)計,，具體方法有：
1.通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,，優(yōu)化車身強度和剛度的校核，減輕車身鋼板質(zhì)量,，減小車身骨架,，確保汽車在滿足性能要求下減輕自重；
2．主要功能部件在使用性能不變的情況下,，縮小尺寸,，通過結(jié)構(gòu)的小型化，實現(xiàn)汽車輕量化,；
3. 通過改變運動結(jié)構(gòu)方式實現(xiàn)汽車輕量化,。如采取發(fā)動機后置、后輪驅(qū)動,，使整車的局部變小,，實現(xiàn)輕量化的目標?；虿捎棉I車發(fā)動機前置,、前輪驅(qū)動和超輕懸架結(jié)構(gòu)等，使結(jié)構(gòu)更緊湊,。
結(jié)論
目前,，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對汽車的需求會越來越強烈,，但是考慮到環(huán)境環(huán)保問題日益嚴峻,，汽車空氣污染不容忽視。試驗表明,，汽車車身質(zhì)量降低一半,，汽車燃料消耗也能降低一半。從環(huán)保和節(jié)能的角度來看,，未來,，汽車輕量化設(shè)計將是汽車制造的潮流。本文從新材料,、新技術(shù)方面著手分析汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,，認為目前材料、工藝,、設(shè)計等方面在汽車輕量化技術(shù)中的應用水平在不斷提高,，未來汽車設(shè)計發(fā)展的方向是針對不同的產(chǎn)品、材料,、工藝的混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,，以實現(xiàn)所用的材料與零件功能的組合。