01 輕量化為什么是剛需
我們先來(lái)了解一下什么是輕量化。汽車(chē)輕量化是在保證汽車(chē)功能(比如被動(dòng)安全的碰撞性能；與汽車(chē)振動(dòng)和行駛穩(wěn)定性相關(guān)的車(chē)身剛度；與汽車(chē)運(yùn)動(dòng)聲學(xué)和舒適性相關(guān)的NVH 特性；與汽車(chē)使用期限和壽命相關(guān)的振動(dòng)穩(wěn)定性等)的前提下，汽車(chē)自重量的下降，從而提高汽車(chē)的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。無(wú)論是傳統(tǒng)燃油車(chē)還是新能源車(chē)，此二者皆有輕量化的需求。
當(dāng)下，節(jié)能與環(huán)保的雙重訴求，是導(dǎo)致新能源車(chē)與燃油車(chē)走向輕量化發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。尤其是對(duì)新能源車(chē)，由于車(chē)身過(guò)重等原因，新能源車(chē)特別是純電動(dòng)汽車(chē)在續(xù)航里程和動(dòng)力性方面一直不盡如意。因此，解決車(chē)身輕量化問(wèn)題成為了新能源汽車(chē)設(shè)計(jì)的重中之重。
實(shí)驗(yàn)證明，車(chē)身質(zhì)量降低一半，燃料消耗也會(huì)降低將近一半。此處的燃料既包括汽油，也包括動(dòng)力電池。
那么，目前實(shí)現(xiàn)輕量化的技術(shù)路徑有哪些呢？
02汽車(chē)輕量化的細(xì)分賽道
汽車(chē)輕量化的路徑主要包括使用輕量化材料與一體化壓鑄。
一方面，汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造工藝門(mén)檻高，輕量化成本大；另一方面，無(wú)論是哪一方面的輕量化，最終都要落腳于輕量化的材料以及零部件上，因此目前輕量化的主要方向是輕量化材料及零部件的使用。
構(gòu)成汽車(chē)的主要材料中，鋼、塑料、鋁合金、鎂合金這四種基本的材料是汽車(chē)輕量化材料的主要選擇范圍。其中，鋁合金材料則是首選。
這與鋁金屬的特**息相關(guān)，要知道，鋁合金的密度只有2.68g/cm3,僅為鋼的30%，在等彎曲剛度的條件下，鋁對(duì)鋼的厚度比是1.43，在等彎曲剛度的條件下，鋁的減重的潛力是49%，在等彎曲強(qiáng)度的情況下，鋁對(duì)鋼減重的潛力是3%。
根據(jù)Alcoa 的數(shù)據(jù)，汽車(chē)中典型的鋁質(zhì)零件的一次減重效果可達(dá)30%~40%，二次減重可進(jìn)一步提高到50%；每使用1kg 鋁，可使轎車(chē)壽命周期中減少20kg 的尾氣排放；在發(fā)動(dòng)機(jī)中用鋁合金代替鑄鐵，其減重效果達(dá)50%，每應(yīng)用1kg 鋁，則可使轎車(chē)壽命周期中減少22kg 的CO2 排放量。
另外，除了鋁合金材料，復(fù)合材料也是在輕量化方面應(yīng)用較多的。
復(fù)合材料作為汽車(chē)材料具有密度小、設(shè)計(jì)靈活美觀、易設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu)、耐腐蝕、隔熱隔電、耐沖擊、抗振等諸多優(yōu)點(diǎn)。
所謂的復(fù)合材料，是一種增強(qiáng)纖維和塑料復(fù)合而成的材料。常用的是玻璃纖維和熱固性樹(shù)脂的復(fù)合材料。增強(qiáng)用的纖維除玻璃外，還有高級(jí)的碳纖維、合成纖維。
眾泰汽車(chē)一直重視碳纖維復(fù)合材料等汽車(chē)輕量化材料及零部件研發(fā)，并相繼開(kāi)展了以 “碳纖維復(fù)合材料混合車(chē)身”為主，包括全鋁底盤(pán)、輕量化座椅等在內(nèi)的SUV輕量化平臺(tái)研發(fā)項(xiàng)目。眾泰計(jì)劃在2025年，碳纖維復(fù)合材料在車(chē)上使用量達(dá)到2%，車(chē)身重量降低30%。
比亞迪部分車(chē)型也是采用了生態(tài)功能性聚氨酯復(fù)合材料，供應(yīng)商為安利股份(300218.SZ)。
汽車(chē)輕量化的第二大細(xì)分賽道是一體化壓鑄。
所謂的一體化壓鑄，簡(jiǎn)而言之就是車(chē)身的零部件以及相應(yīng)的構(gòu)造由繁瑣從簡(jiǎn)，將多個(gè)零件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)變?yōu)橹皇褂靡粋€(gè)零件，從而使得車(chē)身結(jié)構(gòu)大幅簡(jiǎn)化，最終達(dá)到降低車(chē)重、減少能耗、降低成本的目的。
一體化壓鑄本質(zhì)上屬于高壓鑄造工藝，即原本設(shè)計(jì)中多個(gè)單獨(dú)、分散的小件經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)高度集成，再利用壓鑄機(jī)進(jìn)行一次成型，省略焊接的過(guò)程直接得到一個(gè)完整大零件，難度較高，需要大噸位壓鑄機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。
一體化壓鑄最主要的優(yōu)勢(shì)就是降本、輕量化、提高生產(chǎn)效率，零件少了，加工工序少了，重量輕了，優(yōu)勢(shì)很大。
值得注意的是，相比于傳統(tǒng)車(chē)，新勢(shì)力車(chē)企應(yīng)該會(huì)更愿意加碼一體化壓鑄，主要是他們沒(méi)有沖壓、焊接產(chǎn)能，轉(zhuǎn)型包袱小，更有動(dòng)力和意愿去推廣一體化壓鑄工藝。
一體化壓鑄有利于、降本、輕量化，在特斯拉示范效應(yīng)下，蔚小理均已跟進(jìn)，華為、福特、大眾、智己、小米等車(chē)企都在規(guī)劃，行業(yè)正在掀起一體化壓鑄工藝革命，處于爆發(fā)前夕，前景可期。
比如，特斯拉Model3的后車(chē)身結(jié)構(gòu)從70個(gè)部件變?yōu)镸odelY的2個(gè)部件，最終將變?yōu)?個(gè)部件。特斯拉未來(lái)計(jì)劃一體化壓鑄底盤(pán)，將用2-3個(gè)大型壓鑄件替換由370個(gè)零件組成的整個(gè)下車(chē)體總成，重量將進(jìn)一步降低10%，對(duì)應(yīng)續(xù)航里程可增加14%。
蔚來(lái)發(fā)布的電動(dòng)轎跑ET5，該車(chē)型采用了四活塞鋁合金一體式鑄造卡鉗，其中就涉及到一體壓鑄。ET5 使用超高強(qiáng)度鋼鋁混合車(chē)身，使車(chē)身后地板重量降低 30%。
