2016年十二大汽车轻量化最新技术盘点

随着汽车技术的发展，人们对汽车轻量化的要求也越来越高，随着“节能环保”越来越成为了广泛关注的话题，轻量化也广泛应用到普通汽车领域，在提高操控性的同时还能有出色的节油表现。有研究数字显示，若汽车整车重量降低10%，燃油经济性可提高6%-8%；若滚动阻力减少10%，燃油效率可提高3%。因此，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。辞旧迎新之际，盖世汽车网对过去一年中汽车轻量化技术进行盘点。

马自达全新MX-5将采用碳素纤维打造

有国外媒体报道称，马自达将采用碳素纤维打造下一代全新MX-5，使得新车重量减轻许多。同时，新车在外观和内饰方面都有升级，动力方面也将采用一款更小的发动机。外观方面，全新马自达MX-5基于全新的“魂动”设计理念而打造，前脸部分，采用凌厉的大灯、霸气十足的大嘴和醒目的空气扰流件给整车营造出极强运动气息。另外，值得一提的是，随着汽车重量问题的加剧，马自达正努力寻找方法试图打造出一款轻量化跑车。据报道，大量使用碳纤维材料，将会造成汽车成本过高超出消费者的接受范围，也不符合MX-5的市场定位。因此马自达将采用低成本的碳纤维材质，打造一款平价小跑车。

碳纤维活塞连杆搭配兰博基尼

凭借着复合结构锻造技术，兰博基尼第六元素概念车在兰博基尼公司旗下先进复合材料实验室内成功完成，该技术被应用于制造发动机内的活塞连杆。

如此先进的碳纤维零件的生产主要得益于拉博基尼公司目前在其先进复合材料实验室内探索的几大碳基技术。

该愿景涉及多项内容，包括：用碳纤维连接件取代钢制连杆、将重量减轻40%-50%。V12发动机如采用这类连杆，那么就会获得诸多益处，即：功率和加速度将明显提高。

公司研发部负责人毛里奇奥·雷贾尼（Maurizio Reggiani）向欧洲汽车新闻的姐妹出版物《美国汽车新闻》透露，兰博基尼公司的目标拥有全球首个配备了碳纤维连接件的首部量产车。这款碳纤维连杆本身由锻造复合材料制成。

奥迪：组合使用多种材料，Q7减重300kg

车身减轻了300kg，相当于5个成年人的重量。奥迪于2016年3月在日本推出的多功能运动车（SUV）“Q7”较上代车型大幅减轻了重量。奥迪日本公司网络开发部技术培训项目负责人奥山昌和指出：“该车按照适材、适所、适量的原则，区分使用铝合金及高张力钢板等多种材料进行设计，实现了大幅减重。结果使燃油经济性改善了3成以上，大型SUV也实现了灵活的行驶性能”。 首先来看车身，铝合金部件占总重量的41％。主要是前端、后端及驾驶室外壳等不必追求高强度的部分。前翼子板、发动机罩及后舱门等也采用了铝合金。

而在中柱及地板纵梁等驾驶室的主要骨架部分采用了高强度的热锻钢板。热锻一般是指将钢板加热到约900℃，在软化状态下冲压加工，同时利用与模具接触的冷却效应强化淬火的技术。可以实现1500MPa级的拉伸强度和很高的尺寸精度。通过上述措施，仅车身就减轻了71kg，另外，车门也通过采用铝合金减轻了24kg。Q7是第一款采用大众集团最新通用平台“MLB evo”的汽车。大众集团的平台中，奥迪“A3”和大众“Golf”采用的“MQB”（横置发动机车用模块矩阵）已众所知，而MLB evo是纵置发动机车用模块平台。除了奥迪Q7外，预计MLB evo还将被中型轿车“A4”、大众SUV“途锐”及保时捷SUV“卡宴”等新车型采用。奥山指出，“即使车型类别不同，基本设计也可以通用。就连踏板高度和车轴都一样，只是根据车型类别改变了整体尺寸和悬挂布局等。大众集团每年要生产120万～130万辆采用MLB evo的汽车，因此，即使进行巨额投资也容易收回成本”。在全球环保标准不断强化的背景下，汽车厂商为了提高燃效性能，都在加快推进汽车轻量化。而仅对部分车型种类投资的话效率很低，因此各公司正在加快平台通用化。不过，要想开发支持从高档到中低档的广泛车型种类的平台，需要兼顾轻量化和降低成本。因此，奥迪和大众正在集团内磨炼“适材适所”使用多种材料的技术。

Volvo新突破：纳米材料助力新能源汽车

近日，沃尔沃宣布在汽车电池轻量化上取得突破，该技术已被应用于S80的试装车进行路试。这种创新的轻质电池结构，由一种新型纳米材料组成的，它包括由碳纤维、聚合树脂组成的纳米结构，以及植入其间的超级电容器。沃尔沃还表示，这种新电池材料成本更低，也更加环保。如果将目前的电动车电池全部更换成这种新型材料，可以减低车重超过15%，效果是显而易见的。

除了重量上的优势，此类电池结构还拥有良好的可塑性，并且强度高。因此，它甚至可被应用于车身面板及覆盖件的制造。通过叠加的方式，将其做成电池模块，并做成车身面板的样子，布置在车身框架之上。这种新型电池面板可以取代车门、后备厢盖、发动机罩、车顶等。

由此看来，新能源汽车可以不用再为电池单独设计存放空间，所有车身覆盖件均能作为电力来源，减重、不占多余空间，一举多得。但这样的设计势必还要考虑车内乘客的安全性，在发生碰撞时，覆盖件中的电池是否会对乘客造成伤害，以及在受到挤压变形后，是否依旧能正常运行为车辆提供电力。新能源汽车的技术突破仍然是一项大课题。

3D Design秀宝马M4碳纤维保险杠

日本的改车达人发布了一组照片，展示3D Design的最新作品。从照片看，确实震撼人心。图片中的宝马M4配备了碳纤维质地的前后保险杠，其采用了一种全新的方法确保其车型外观更符合空气动力学设计。车辆的前保险杠基本上换成了一款全新的设计，同时还曝光了一款空气隔板，将其集成到设计中。而后保险杠，其特点是配有一款大型扩散器和两个额外的排气孔。在后盖向顶部，还会看到一款新型翼子板（大尾翼），该零部件同样是由轻型材料制成，能够增强下压压力，但不会增加车重。该零部件与另一个后行李盖扰流板组成一套设备件，考虑到车身本身就配有翼子板，确实有点冗余感。不过，我想3D Design仅仅只是想要向我们展示其完整的零件配置，同时也不建议他人对后行李箱采用两款流线型附加组件。据3D Design称，前保险杠与宝马F80 M3兼容，而后保险杠似乎仅适用于宝马M4。

新宝马5系采用镁等轻型材料成功减重

新发布的宝马5系虽然没有延续新7系采用碳纤维的做法，但通过采用高强度钢、镁和铝的组合仍然减重137磅(62kg)。

现款5系已经相当广泛地采用了铝合金，车门、发动机罩和前挡泥板使用了铝合金。 2017新5系装备的第一个全铝行李箱盖，减重9磅(4kg)。

行李厢、行李厢盖、发动机横梁、后侧梁、车顶、发动机罩、挡泥板和车门都是铝制的。车门采用激光切割外板的铝外壳结构，与先进的生产技术结合使用时，可以最大限度地降低车门的重量。

宝马使用铸造镁合金仪表板，比钢减重4磅(1.8kg)。鉴于金属镁的高强度、低重量和结构刚度，已成为越来越受OEM厂商欢迎的选择。

比起现款车，新一代5系整车越来越多地采用高强度钢和超高强度钢。这种结构材料强度和重量都大大优于普通钢材。

位于双肾格栅后面的高科技扰流板能够自动打开和关闭，以平衡散热器的散热需求和提供更好的空气动力学性能，提高燃油经济性。

沃尔沃XC90采用GFRP板簧，使后悬挂减重4.5kg

德国汉高（Henkel）的日本法人汉高日本在“人与车科技展2016”（5月25～27日，太平洋横滨国际会展中心）上，展示了GFRP（玻璃纤维强化树脂）制板簧该板簧，被用于沃尔沃新款SUV（多功能运动车）“XC90”的后悬挂。上一代XC90的后悬挂采用钢制螺旋弹簧。新车通过采用GFRP制板簧，使悬挂整体的重量减轻了4.5kg。

新款XC90采用GFRP制板簧的另一个原因是为了扩大行李舱空间。据沃尔沃介绍，后悬挂采用螺旋弹簧时，由于弹簧自身有一定高度，扩大行李舱空间时受到限制。因此采用了弹簧自身高度比螺旋弹簧更低的板簧。

新款XC90是采用沃尔沃新开发的中型车用底盘“可扩展产品架构（SPA）”的首款车辆。该公司计划在使用SPA的其他车辆上，也采用这种GFRP制板簧。

福特全新GT超级跑车 选配碳纤维轮毂

福特汽车公司日前最终确认，其全新GT超级跑车将应用碳纤维轮毂。但是不像野马Shelby GT350R那样，碳纤维轮毂不是GT超级跑车的标准配置。取而代之，全新GT选择锻造铝合金轮毂作为标准配置，碳纤维部件只是可选配置。

和野马Shelby GT350R相同，全新GT使用的碳纤维轮毂也来自澳大利亚供应商Carbon Revolution。轮毂可选择亚光或者抛光表面，展现的碳纤维材质结构与GT350R的黑漆表面截然不同。福特发布数据显示，为GT开发的碳纤维轮毂比标准锻造铝合金单元重量减轻2磅，前轮毂尺寸8.5 x 20英寸，后轮毂尺寸11.5 x 20英寸，与米其林轮胎相搭配。

碳纤维轮毂的优点非常多，其中最重要的是降低非簧载质量（所有没有被悬架支撑的质量）。这就意味着悬架对附属硬件的控制变得相对简单，与道路表面的附着性保持始终如一，提高了牵引性能和驾驶者操控感受。相比于锻造铝合金轮毂，碳纤维材料的惯性降低了25%，有助于制动刹车性能、操控表现和车辆效能的提升。得益于碳纤维材料的天然阻尼特性，噪声、振动等级也明显下降，行车平顺性得到改善。

Novelis铝质材料 应用于凯迪拉克CT6车型

作为铝材轧制和再循环利用领导企业，Novelis公司日前宣布生产的铝材已经应用在全新2016款凯迪拉克CT6车身中。这种最新的混合材料车辆结构在同级别产品中首次被采用，将率先投放通用汽车北美和中国市场。

Novelis公司牙买加金斯敦工厂生产的铝质材料将供应通用底特律Hamtramck制造厂，常州工厂将供应通用上海制造厂，两个制造厂加工的凯迪拉克CT6分别在北美和中国市场销售。CT6 车身含有62%的铝质材料，通过利用这种轻质材料和先进的接合技术，车辆整备重量获得明显降低，使得高级轿车CT6的重量与较小的中型轿车CTS基本相当。和使用高强度钢材的同级别车辆进行对比，CT6节省了大约100千克的重量。

通用尖端的接合方法用于装配CT6各种车身结构件，工艺有通用专利认证的铝合金点焊技术，可以帮助实现轻量化，并增加强度和效率。激光焊接、热熔钻紧固件和自钻铆接工艺也得到应用，另外使用了接近180米的先进结构型胶粘剂。在抗弯曲方面，凯迪拉克CT6的车身强度比其他竞争车型高出10%。Novelis铝质材料产品在车辆上的应用包括：6000系列铝合金用作车身外饰和内饰件；5000系列铝合金作为结构件；多层、多种合金轧制的铝合金板件Novelis Fusion，提高结构强度、可成形性和尺寸稳定性，带来独一无二的优越性能表现；具有出色能量吸收率的铝质材料板件，可用来消弱碰撞冲击力。

本田新款FCV后保险杠部件采积层型GFRP，减重一半

本田新款燃料电池车（FCV）“CLARITY FUEL CELL”的后保险杠部件采用了德国朗盛（LANXESS）的积层型GFRP（玻璃纤维强化树脂）。通过采用GFRP这种轻量材料，与原来采用钢 板部件时相比，重量减轻了50％。本田表示，对于保险杠部件这样的大型部件，利用GFRP一体成型尚属全球首次。

采用的GFRP的母材，也就是浸透在玻璃纤维中的基体树脂，采用的是朗盛的聚酰胺（PA）树脂。玻璃纤维片采用朗盛集团旗下德国Bond-Laminates公司生产的长纤维和短纤维玻璃纤维片，多层层积而成。

在模具内重叠各片材，使其含浸PA树脂，从而成型。以前采用钢板的方法则必须经过冲压、焊接、涂装等多道工序，费时费力。

本田计划2018年开始生产采用新款FCV的底盘的插电式混合动力车（PHEV）。

捷豹“XF”：车身铝合金化减重190kg

JLR集团将中型轿车“XE”、此次的新款XF和2015年9月在“法兰克福车展”上发布的SUV（多功能运动车）“F-Pace”定位为兄弟车型，在相同的理念下推进了开发。因此，XE和新款XF的车身构造、发动机及安全装备等有很多相同的部分。

首先，为实现轻量化，白车身的表面积中有约75％采用了铝合金。铝合金的使用比率与XE相同。主要采用美国诺贝丽斯供货的Al-Mg（镁）-Si（硅）类 6000系合金。采用这种合金的部位除了前柱、中柱、侧梁和车顶纵梁等车身骨架外，还有车辆前后的缓冲区。而仪表板背面的横梁和发动机罩防撞梁部位采用了 振动吸收性比铝合金出色的镁合金。

前后4个车门、行李舱盖和后车体下部等采用钢板。行李舱盖和后车体下部采用钢板是为了增加车辆后部的重量，使前后的重量比达到50：50。另外，为了在发 生侧面碰撞时保护乘员，中柱和车门的强化材料采用了高张力钢板。通过这样区别使用铝合金和钢板，新款XF的车重比上一代车型减轻190kg。而且 车身的抗扭刚性达到2万1700N·m，比上一代车型提高28％。

本田新FCV大量采用轻量材料，比雅阁轻15％

本田2016年3月10日开始在日本租售新款燃料电池车（FCV）“CLARITY FUEL CELL”，该车大量采用高张力钢板和铝合金等材料，实现了轻量车身

具体来说，车身的约55％（重量比）使用了高张力钢板和铝合金等轻量材料，与尺寸相近的中型轿车“雅阁”相比，车身重量减轻约15％。雅阁的轻量材料使用比例为29％。

轻量材料的具体使用比例方面，1.5GPa级高张力钢板（热压材料）约为10％、980MPa级高张力钢板（冷压材料）约为20％、780MPa级高张力钢板（冷压材料）约为5％、铝合金约为15％、包含GFRP（玻璃纤维强化树脂）在内的树脂材料约为5％。

其中，1.5GPa级高张力钢板用于中柱、前柱、车顶纵梁和门槛梁等。980MPa级高张力钢板的使用部位为车顶侧梁、地板侧梁、前部侧车架等。单从车身骨架来看，980MPa级以上高张力钢板的使用比例约为40％

铝合金方面，主要在外板使用了6000系合金。具体使用部位为前发动机罩、翼子板、车门和行李舱盖等。另外，前保险杠防撞梁和车门防撞梁使用了强度比6000系合金高的7000系合金。

另外，层叠了连续玻璃纤维和不连续玻璃纤维的混合成型GFRP被用于后保险杠防撞梁。前隔板采用树脂与铝合金的混合结构。隔板本身采用树脂制造，连接钢板车身和隔板的部分为铝合金。