不斷收緊的汽車(chē)油耗及排放法規(guī)，不僅造就了火熱的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，同樣捧熱了一批汽車(chē)輕量化材料，例如鋁合金、鎂合金等金屬材料以及塑料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等非金屬材料。不難發(fā)現(xiàn)，隨著汽車(chē)輕量化的進(jìn)展，鋁合金、鎂合金以及高強(qiáng)度鋼等材料由于比強(qiáng)度高，使用量增幅明顯。而同樣不容忽視的是，非金屬材料應(yīng)用比例也在逐漸上漲。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，就普通乘用車(chē)而言，非金屬材料重量占比約1/3，部分車(chē)型這一占比更大。
車(chē)用非金屬材料主要包括塑料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、橡膠、織物皮革、膠粘密封劑等十余種材料。其中塑料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、橡膠、膠粘密封劑常被稱(chēng)為車(chē)用非金屬四大材料，這些材料在減輕車(chē)重、改善舒適性，尤其是成本方面具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，這也是很多車(chē)企傾向于將此類(lèi)材料應(yīng)用納入到近期規(guī)劃中的重要原因。
近日，在由上海凌傲企業(yè)管理咨詢有限公司主辦的“2017汽車(chē)創(chuàng)新材料應(yīng)用于VOC高峰論壇”中，江淮汽車(chē)技術(shù)中心材料工程部技術(shù)總監(jiān)黃家奇在其演講中便指出，目前江淮汽車(chē)正在多部門(mén)聯(lián)合開(kāi)展輕量化金屬新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)研究，并已制定了相關(guān)的實(shí)車(chē)應(yīng)用規(guī)劃。而在非金屬材料方面，其目前則已實(shí)現(xiàn)多個(gè)項(xiàng)目量產(chǎn)應(yīng)用，例如薄壁化保險(xiǎn)杠、復(fù)合材料廂式貨箱、塑料尾門(mén)等等。
其實(shí)，大部分車(chē)企與江淮汽車(chē)的思路基本一致：雖然在金屬以及非金屬材料方面都有所動(dòng)作，但現(xiàn)階段則更傾向于擴(kuò)大一些非金屬材料的使用量。歸結(jié)原因，無(wú)非是在鋁、鎂合金成本遲遲降不下來(lái)，以及還有一些相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題尚未解決的情況下，以上所提到的幾大非金屬材料更容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。
從黃家奇現(xiàn)場(chǎng)所分享的應(yīng)用案例可以看出，通過(guò)對(duì)鋼板部件的替代，鋁合金車(chē)架以及鋁合金發(fā)蓋內(nèi)板等實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)集成化、生產(chǎn)效率的提高以及重量的減輕，但成本卻出現(xiàn)一定的增長(zhǎng)，雖然這一增長(zhǎng)幅度并不大，但一定程度上會(huì)影響到車(chē)企在輕量化方案上的決策。
而通過(guò)對(duì)比可以看出，塑料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等非金屬材料不僅具有金屬先進(jìn)材料的優(yōu)勢(shì)，在綜合成本上也具有一定的優(yōu)勢(shì)。舉例來(lái)說(shuō)，以LFT（長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性材料）替代前端模塊的鈑金不僅可以將重量由原來(lái)的7kg降低到6kg以下，成本也可降低約四分之一。除此之外，LFT在塑料電池包殼體上的應(yīng)用以及RTM在塑料行李箱蓋上的應(yīng)用均實(shí)現(xiàn)了成本方面的優(yōu)化。
上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司乘用車(chē)公司中心實(shí)驗(yàn)室高級(jí)工程師胡仁其在接受蓋世汽車(chē)采訪時(shí)表示，車(chē)企通常是根據(jù)具體車(chē)型的檔次以及售價(jià)的不同，來(lái)決定采取怎樣的輕量化方案，因?yàn)檫@關(guān)系到它能夠接受何種程度的輕量化成本。因此在筆者看來(lái)，在仍以中低端車(chē)型為主體的中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)，在車(chē)企對(duì)于成本仍然較為敏感之時(shí)，其所需要的是更具成本優(yōu)勢(shì)的輕量化方案。
的確，非金屬材料正以前所未有的速度被應(yīng)用在汽車(chē)上。而正如華晨汽車(chē)工程研究院項(xiàng)目管理室主任田佳平所說(shuō)，并非所有非金屬材料都具備成本優(yōu)勢(shì)。簡(jiǎn)而言之，非金屬材料也有等級(jí)之分，不同種類(lèi)的非金屬材料可以滿足不同的功能要求，在具體成本上也存在差異。
在非金屬材料中，碳纖維是公認(rèn)的成本較高的輕量化材料。盡管目前有很多車(chē)型大量采用碳纖維，例如蔚來(lái)汽車(chē)在海外發(fā)布的一款EVE概念車(chē)，其碳纖維使用量便高達(dá)360公斤。但是大家一定知道，蔚來(lái)的這款車(chē)定位面向的是中高端人群，售價(jià)并不低。
當(dāng)然，隨著成本的優(yōu)化，碳纖維也在逐漸由高端向中低端車(chē)型延伸，但至少?gòu)哪壳翱磥?lái)，碳纖維并非非金屬材料中使用較多的材料類(lèi)型。根據(jù)吉利汽車(chē)此前發(fā)布的相關(guān)報(bào)告顯示，目前在汽車(chē)上應(yīng)用最多的非金屬材料是工程塑料和通用塑料，包括PP、AB、PC、PA、PBT、POM等，而隨著更高性能塑料的工業(yè)化開(kāi)發(fā)，長(zhǎng)玻纖PP、生物基材料等功能性材料逐步增加在汽車(chē)上應(yīng)用。
前面所提到的LFT，也即長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性材料，便是其中值得一書(shū)的非金屬材料之一。據(jù)了解，長(zhǎng)纖維產(chǎn)品目前已被應(yīng)用在儀表板、前端模塊、蓄電池托架、天窗連接板、底護(hù)板、換擋器支架等方面。而在此基礎(chǔ)上，胡仁其進(jìn)一步指出，目前，PP（聚丙烯）長(zhǎng)玻纖等材料是性價(jià)比較高的一種材料，原因是PP與長(zhǎng)玻纖兩者成本都相對(duì)較低，而通過(guò)兩者的結(jié)合又能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能的提升，因此這一材料市場(chǎng)前景看好。
不過(guò)，他也補(bǔ)充說(shuō)道，針對(duì)一些常規(guī)部件的使用，PP長(zhǎng)玻纖的確具備較高性價(jià)比，但它并非適用于所有汽車(chē)零部件。吉利動(dòng)力總成研究院袁爽在此前的一場(chǎng)演講中同樣指出，非金屬材料有其優(yōu)點(diǎn)，但也有不可避免的缺點(diǎn)，如由變形、剛度問(wèn)題所帶來(lái)的三漏問(wèn)題。
袁爽認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)各部件在選用非金屬材料時(shí)要有明確的目的性，不可盲目跟從，汽車(chē)輕量化必須在保證汽車(chē)的強(qiáng)度和安全性能的前提下實(shí)施，對(duì)于確認(rèn)的成果，必須應(yīng)用非金屬材料解決的問(wèn)題，需要從成本下手，并提升可靠性，大面積推廣。
總而言之，在國(guó)家嚴(yán)控汽車(chē)油耗及排放，輕質(zhì)材料的采用不失為一種好的應(yīng)對(duì)方案。而從以上專(zhuān)家的觀點(diǎn)中也不難看出，在汽車(chē)輕量化過(guò)程中，最重要的或許并非車(chē)企采用的是何種材料，而是要恰到好處的應(yīng)用這些材料，做到物盡其用。