汽车行业对轻质材料越来越认真

2019-06-08 07:02:13 汤橹 26

密歇根州E EARBORN(美联社) - 碳纤维屋顶。 塑料挡风玻璃。 保险杠采用铝泡沫塑造而成。

听起来像科学实验的东西可能是你的下一辆车。

虽然混合动力车和电动车可能成为头条新闻,但燃油经济性的真正前沿是转向更轻的材料。

汽车制造商已经进行了数十年的轻量化试验,因为这种做法众所周知,但随着采用更严格的汽油里程标准,这种努力越来越紧迫。 为了实现政府的目标,即到2025年将平均燃油经济性几乎翻倍至45英里/加仑,汽车需要减轻一些重量。

打火机并不意味着安全性降低。 拥有新材料的汽车已经在进行政府碰撞测试。 大约30%的新车已经有铝制罩盖,可以吸收与钢铁相同的冲击力。 一些汽车公司正在与飞机制造商合作,飞机制造商拥有多年的轻质材料碰撞模拟数据。

福特上周用轻量化的Fusion车型展望了未来。 由美国能源部开发的原型比典型的Fusion轻约800磅,这得益于零件和材料的数十次变化。

仪表板由碳纤维和尼龙复合材料代替钢。 后窗由同样坚硬但薄的塑料制成,覆盖您的手机。

这款车的铝制刹车转子比铸铁转子轻39%,碳纤维轮比铝制转子轻42%。

因为它更轻,原型可以使用与福特的超小型Fiesta相同的小型发动机,在高速公路上估计达到45英里/加仑。

这辆车不会很快在经销商处。 首先,它非常昂贵。 例如,它的座椅价格高达73美元,因为它们有碳纤维框架。 带钢框架的座椅价格为12美元。

尽管如此,原型正在帮助福特和其他公司找到理想的材料组合。

“这些技术将在未来三到五年内渗透到汽车中,”福特材料与制造研究技术负责人Matt Zaluzec表示。

一些车辆已经实现了轻量化的飞跃。 路虎2013款路虎揽胜去年上市销售,采用全铝车身减少了约700磅,而新款Acura MDX由于增加了高强度钢,铝和镁的使用而减少了275磅。

福特推出了一款铝制车身2015款F-150皮卡,比目前的版本削减了700磅。 这辆卡车今年晚些时候开始销售。

根据政府数据,在过去12年中,平均车辆增加了800多磅,现在最高仅超过3,900磅。 不仅汽车变得更大,而且安全气囊和防撞框架等安全功能也增加了重量。 通用汽车的雪佛兰Volt电动汽车必须拖累400磅重的电池。

摩根士丹利估计,与世界公路上10亿辆汽车相比,每减少110磅,每年可节省400亿美元的燃料。

通用汽车的技术研究员Hesham Ezzat说:“轻量化将在很长一段时间内与我们同在。” “每个制造商都必须利用他们的整个材料。”

以下是一些汽车制造商用来减轻体重的材料:

高强度钢:钢不会消失。 可能的是,高强度钢 - 一种更轻,更坚固的钢与其他元素(如镍和钛)混合 - 已经占到了汽车重量的至少15%。 一些较新型号,如凯迪拉克ATS,是近40%的高强度钢。

高强度钢的成本比普通钢高出约15%,但比铝等其他材料低。 它的重量仍然超过铝,但持续的进步可以减轻重量。 使用纳米技术制造的极薄但坚固的钢材 - 在分子水平上操纵金属 - 可能会在2017年上市。

铝:典型的车辆已经包含大约340磅铝,或大约10%的中型车重量。 它最常用于发动机,车轮,发动机罩和行李箱盖。

铝比钢轻,易于形成各种零件。 它也比钢更耐腐蚀。

有缺点。 钢的供应量是铝的数倍,并且将持续多年。 铝的成本也比传统钢高30%,需求的快速增长可能使铝价波动。

麦肯锡咨询公司预测,到2030年,铝在汽车行业的使用量将增加两倍。

碳纤维:飞机使用它。 船使用它。

碳纤维是由编织纤维制成的高强度材料。 它的重量只有钢的一半,可抵抗凹痕和腐蚀,并且它具有最大的设计灵活性,因为它可以采用冲压金属不能成形的方式。

但碳纤维的高成本以及将其形成零件所需的时间是汽车行业的巨大障碍。

石油基股在编织成碳纤维之前必须经过几个阶段。 之后,将材料成型为零件需要5分钟,而钢或铝则需要1分钟。 在每分钟生产汽车的装配线上,这太长了。 麦肯锡表示,碳纤维的价格是钢铁的五到六倍。

汽车制造商,政府和其他人正在试验更便宜的纤维材料和更快速固化的树脂,这可以缩短形成零件的时间。 麦肯锡认为,到2030年可能会显着缩小价格差距。

在此之前,预计碳纤维的数量将限制在低容量或豪华车上。 雪佛兰Corvette Stingray起价51,000美元,配有碳纤维发动机罩和车顶,而售价41,350美元的BMW i3电动车则采用碳纤维车架。