董扬:听陆群讲轻量化

陆群是笔者的好朋友,他创建的前途汽车在度过疫情和资金短缺的困难后,现已恢复生产。近日,开始在网上直播宣传新产品k20,据说反应不错。应他邀请,笔者再次到前途汽车设在苏州的工厂参观学习。其间陆群重点讲了他关于轻量化的思考,其中有两点很有新意,现录出与业界同仁分享:
第一,电动化对轻量化提出了更高的要求,会明显促进轻量化的进程,甚至引发制造工艺的变革。
1、在内燃机时代,轻量化也一直是汽车产品技术进步的主要方向之一,并且也取得巨大进步。但是,由于减轻汽车重量带来的油耗降低程度有限,而采用铝、镁、碳纤维等新材料,成本会明显增加。所以,乘用车车身和结构件仍以钢铁材料为主。乘用车的制造流程仍维持冲压、焊接、油漆、总装等四大工艺。这并不是材料工艺方面的专家不努力,也不是行业对于轻量化重视程度不够。根本原因在于投入产出比和性能价格比,是经济、技术规律限制了汽车轻量化的进程。
2、进入电动化时代汽车产品各系统的重量构成和成本构成发生了较大的变化,动力电池在整车成本和重量中占比明显大于发动机系统。降低车身重量不但可以减少电量消耗,从而减少动力电池搭载量,而减少动电池搭载量,同时也有明显的减重效果。更重要的是,动力电池搭载量减少,可以明显降低成本。因此在电动化时代,车身等系统的轻量化,可以产生比内燃机时代明显得多的经济效益。
3、如果因此采取重大的车身轻量化步骤,用铝合金骨架加碳纤维或复合材料车身,则可能产生汽车制造工艺路线的巨大变革,取消原来四大工艺中对投资和批量化生产要求高的冲压和油漆工艺,有可能明显减少工厂投资,降低对于生产批量的要求。前途汽车的工厂就是按这一思路建设的。但是,这一变革趋势,尚未在产业内形成主流,对于大规模生产的适配性也未得到验证,笔者也未经过具体计算分析核实,因此,有待行业实践进一步验证。
第二,采用新材料、新工艺,需要有新思路。采用原有的车身结构,不能充分发挥出新材料、新工艺的优点。对此,陆群举了几个例子:
一是发动机罩盖,前途汽车先前走过弯路。原先因为碳纤维罩盖刚度不足,采用了传统的增加内衬的方法,成本较高。后来采用碳纤维夹层嵌入轻质材料的方法加筋,解决了刚度问题,就取消了内衬件,降低了成本。
二是当前风靡一时的特斯拉铝压铸前后底盘件。陆群认为,虽然这是一项重大的技术进步,但仍有改进的余地。比如零件尺寸过大,对设备要求高,损坏后的维修更换成本也高。而且压铸件是实心的,减重效果有限,如果采用空心的型材或者3D打印,可能减重效果更好。
三是碳纤维车身覆盖件,现在一般会为了显示其新潮, 表面使用无色的复合材料树脂。其实完全可以在这一层加上颜色,使碳纤维车身也表现出五彩缤纷。还有碳纤维的编织花纹,现在多采用人字形花纹,完全有可能采取现在纺织工艺中的各种花纹,还可以加入少量的彩色纤维,这样汽车车身有可能像服装面料,甚至像地毯一样绚丽多彩。采用碳纤维或复合材料做车身覆盖件,并不会因为去掉了油漆工艺,使表面颜色单调。前途汽车的新车k20,就可能开创这方面的先河,让我们拭目以待。
参观过程中,陆群还向我们展示了3D打印全车身金属骨架的缩小模型和碳纤维制轮毂样件。前者因为没有这么大的3D打印设备,后者因为没有测试认证规范,所以现在还不能实现。
对于汽车产品的轻量化,笔者并不是内行。中国汽车工程学会在科技部的支持指导下于2007年组建了汽车产业轻量化联盟,十几年来成绩斐然,各位博友如果对汽车轻量化感兴趣,应该去关注他们。他们的工作更加全面,对轻量化的见解也更加权威,更具有行业指导意义。笔者只是有感于陆群作为汽车的整车设计专家,对于轻量化能有这些见解和实践感悟,很有意思,可供业界同行参考。

 

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