在材料大作战的过程中,汽车行业的生产模式、供应商模式和组织结构都发生了变化。
汽车轻量化的意义
清华大学教授周青表示,从技术和汽车工程的角度,车辆小型化和轻量化才有意义。轻量化不仅可以帮助节能减排,而且能提升车辆使用效率和行车安全。
汽车轻量化与节能减排存在直接关联。根据相关政策,到2020年,车企平均油耗必须降低到每百公里5升。工业和信息部原材料工业司副司长潘爱华介绍,统计估测,汽车整车重量减少10%,就能节油6%到8%,油耗能够下降每百公里0.3到0.6升,氧化碳排放降低5~8克。
而对于新能源汽车而言,因为净增电池重量达到了300Kg以上,因此轻量化更是必不可少的课题。周青表示,目前电动车电池能量密度提高困难,直到电池或者储能装置可以达到今天汽油,氢燃料的能量密度,才可能比较任意地按照今天的原理设计汽车。所以我们必须在现有电池能量密度的情况下,把车设计得更小更轻,从而增加电动车的续航里程,提升它的能量利用率。
一个明显的现象是,目前路上家用汽车的空间利用率仍然很低。行车时只有一名乘员,大部分时间车辆被闲置在停车场,从这个角度来看,更小更轻的车更加能满足使用效率。
从安全角度来看,轻量化和小型化可以令车更加安全。2000年前后美国联邦政府交通部研究的一个结论显示,如果能够降低道路车辆的平均重量,能减少道路净伤亡。并且随着主动安全越来越发达,又小又轻的车更容易控制,在与行人和自行车碰撞时,造成的伤害也会降低。
国内外汽车轻量化发展情况
在汽车轻量化方面,国内与国外企业相比,还存有不少差距。
德国在汽车轻量化方面处于领先低位,主要受益于工业结构。德国第一大工业是汽车,第二是机械制造,第三是化工,化工和机械制造比重相仿,这样的工业结构使得他们在汽车轻量化应用方面,能够从材料加工技术和整车方面能够有很好的融合。
工业和信息化部原材料工业司副司长潘爱华指出,我国在轻量化研究上与发达国家存在5个方面的差距:
第一,材料行业本身。我国材料品种、数量、性能与国外还有很大差距。
第二,国内汽车行业。特别是合资品牌有自成体系的供应商链,国产材料企业进入非常困难,导致国内材料企业明显滞后于汽车产业发展。
第三,材料和加工成本控制难度大。碳纤维这样的复合材料,本身成本可能不是贵得多么离谱,但是由于加工效率低,导致了对汽车部件和汽车厂来说成本增加很大。
第四,标准缺失。我国还没有完整的汽车塑料零部件技术和产品标准,包括技术方面的测试标准,还存在缺失。
第五,国内汽车企业和材料企业的融合不够。
汽车轻量化带来哪些变化
一种生产模式的变化。
奇瑞新能源汽车技术有限公司副总经理、研究院院长倪绍勇认为,公司在做轻量化产品时,认为不是局限在做一个车,而是一个全新的架构,从根本上把传统车的对于新能源来说不好的地方去除掉,充分体现电动化、新材料和新技术的特点。
奇瑞的S51车型是首个大批量生产的全铝车身架构汽车产品,重量比传统车减重30%到40%。采用共享的技术平台,采用首款全铝车身,改变了整体布置,采用技术创新,如断面设计,3D的弯曲,激光焊接等,和传统的车身制造、设计制造有很大不同。
一种供应模式的变化。
汽车工程学会副秘书长张宁指出,在轻量化技术的逐渐发展中,原材料供应商变成了部件供应商。
例如碳纤维在汽车上的应用改变了传统汽车的设计,开发流程、设计思想以及制造工艺,其根本原因在于碳纤维材料是可设计的,比如用长纤维还是短纤维等等。未来碳纤维应用于汽车没有标准化的材料,整个车和零部件的开发过程就是材料开发过程。
一种组织结构的变化。单从车企来看,轻量化带来了生产平台和开发模式的调整,汽车厂不可能把所有的资源都变成自己的员工,一定要利用国际资源,利用广泛社会资源来实现目的。
轻量化的问题很复杂,因此需要跨产业协同及产学研合作方面。目前这方面仍然存在不足。例如,现在理论上已经找到大幅提高碳纤维性能,使原有成本降低三分之一的方法,但是由于缺乏交叉学科人才,厂商与科研团队之间沟通不畅,严重阻碍了轻量化进程。