一文读懂如何实现车身制造轻量化

继#特斯拉#推出一体化压铸技术，简化Model Y底板结构后，近日#沃尔沃#宣布开建新厂并将投产一种免热处理的铝合金材料来实现车身一体化压铸。而国内的宁德时代对于一体化电动底盘的研制项目也已经开工。由此可见，一体化压铸技术成为新能源汽车行业追求汽车车身轻量化的重要发展趋势之一。

目前，为满足汽车轻量化的技术需求，行业内主要在材料、工艺、结构设计三方面进行突破：

在材料方面，汽车轻量化使用的材料主要有：高强度钢、铝合金、镁合金和碳纤维复合材料。从减重效果看，高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料，四者之间呈现减重效果递增的态势；从成本方面看，四者之间呈现递增态势。

目前来讲高强度钢是车身零件使用最为广泛的材料。如上汽大众途昂高强度板的使用比例超过80%，JEEP大指挥官高强度板的使用比例为76%，而WEY VV7 PHEV 高强钢使用比例也达到了75%。

#铝合金#比钢强度高，在保证车身强度的同时能够有效降低车身重量。铝车身一般在高档车中使用，如我们熟知的奥迪A8L、捷豹XEL、福特F-150，作为造车新势力的蔚来在其ES8上也使用了全铝车身架构，而ES8在2019年的C-NCAP碰撞测试中也获得了五星级评价。

#碳纤维#是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，密度比铝轻30%、比钢轻50%，而强度是钢的7-9倍。碳纤维的应用主要在赛车、超跑上，像布加迪、法拉利、兰博基尼、宝马等，前途汽车的K50的车身覆盖件则采用了碳纤维。

综合四种材料可以发现，铝件质量更轻，具有较好的挤压性、耐腐蚀性和可回收性。铝合金在减重的同时，能实现汽车更好的刹车性、更优的操控性、更好的驾驶舒适度和更突出的动力。目前铸造铝合金约占汽车用铝量的 77%，所以铝合金材料将在很长一段时间中被广泛运用。

在工艺方面，几乎所有知名汽车制造商都采用了激光拼焊技术，采用不等厚度轧制板，通过计算机实时控制和调整轧辊的间距，以获得沿轧制方向上按预先定制的厚度连续变化的板料。而特斯拉的一体化压铸技术在制造工艺端和材料端引领革新。

此外在汽车工艺方面还有内高压成形（液压成形）制造技术；超高强度钢热冲压成形技术；辊压成形技术；高压铸造成型技术；低（差）压铸造成型技术和汽车轻量化连接技术。

在车身结构轻量化方面，即通过采用先进的优化设计方法和技术手段，在不影响车身基本状态的情况下，通过优化车身结构参数，提高材料的利用率，去除零部件冗余部分，同时又使部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以减轻重量，实现轻量化。结构轻量化，根据设计 变量及优化问题类型的不同，可分为拓扑优化、尺寸优化、形状优化、形貌优化四种。

我国汽车轻量化的出发点始于高强度钢、铝、复合材料等新材料的应用与开发，通过材料、设计、工艺三个方面共同作用实现减重三步走的目标。近年来，我国铝合金压铸件产量逐年攀升，发展迅速。在汽车轻量化趋势的带动下，全球铝合金压铸件市场出现了巨大需求，近年来汽车行业内部正在不断优化升级，逐步用铝铸件代替灰铁铸件，从而刺激对铝合金压铸件需求量的不断增长。