汽車輕量化設計:為行業節能減排減負
但其實對節能減排的解決方案絕不能把寶都押在新能源汽車上,而同時應該在車輛節能技術上尋求突破,傳統汽車的節能減排戰略也是我們必要的考量、重要的支撐。
在此發展背景下,汽車輕量化成為行業節能減排的核心驅動力,通過各種先進的設計盡可能去降低汽車的整備質量,提高汽車的動力性能以及燃油經濟性,從而達到減少燃料消耗、降低廢氣污染的目的。因此,汽車輕量化趨勢就是汽車節能減排趨勢,是世界汽車發展的潮流與設計的方向。
當然了,輕量化的前提是保證汽車的安全性和舒適性。在不犧牲任何安全性和舒適性的前提下,依靠新技術新材料來達到最終輕量化的目的,其途徑一般有、“結構輕量化”、“工藝輕量化”、“材料輕量化”三種,今天意柯那就和大家來細細聊一下這些未來汽車行業的“突破口”!
結構輕量化主要是結構優化設計,即通過采用先進的優化設計方法和技術手段,在滿足結構強度、剛度、模態、碰撞安全性、疲勞壽命、NVH(噪聲、振動與聲振粗糙度)、生產成本等諸多方面的性能要求,以及相關的法律、法規、標準的前提下,通過優化結構參數,提高材料的利用率,去除零部件冗余部分,同時又使部件薄壁化、中空化、小型化、復合化以減輕質量,實現輕量化。
回歸到汽車設計的層面上,我們可以根據設計變量及優化問題類型的不同,采用拓撲優化、尺寸優化、形狀優化、形貌優化四種方式,在保證車身安全的前提下,使得結構受力更加均勻,從而更加充分地利用材料。
例如車企可以通過采用鏤空前橋、耐高壓成型中冷器進氣管、過冷式冷凝器、非貫通式轉向器、旋壓式輪輞、真空胎等輕量化技術,降低車輛重量。
工藝輕量化中,目前主流的工藝技術有熱成型沖壓制造工藝、激光拼焊板工藝、輥壓成型工藝、激光焊、液壓等等。
其中激光拼焊技術的用途最為廣泛,幾乎所有知名汽車制造商都采用了這種技術,將不同材質、不同厚度、不同涂層的鋼材、不銹鋼材、鋁合金材等進行自動拼合和焊接而形成一塊整體板材、型材、夾芯板等,以滿足零部件對材料性能的不同要求。其中某些鋼鋁部件的結合,無形中就能降低車身的重量,實現輕量化的目的。
相比之下,熱成型沖壓制造工藝則是近年來出現的新技術,其主要用于汽車高強度鋼板沖壓成型件,但由于該工藝在我國發展起步較晚,因此面臨的主要問題是技術的提升與工藝的改進,進而導致在生產上還未形成有可觀的規模,無法應對當前我國汽車所需的大規模量產。
不過隨著越來越多廠家在這方面的重視,未來熱成形工藝制造技術必然是一個趨勢,并且還會成為實現汽車輕量化生產的關鍵技術工藝之一。
材料輕量化主要是指應用的是新材料,即運用輕量化材料與輕量化材料成型技術,以達到減輕零部件重量的目的,而這也是目前各大汽車生產商和材料生產廠家研發的重點。
眾所周知,目前大部分汽車的白車身、開閉件(四門兩蓋)和底盤(車架)使用的均為鋼材料。其中,非重要傳力件用普通鋼,與剛度相關的用高強鋼或先進高強鋼,與碰撞相關的用熱成型鋼,在汽車用鋼上逐步向高強度化方向發展,以減少鋼板厚度的方式來減輕車重,這也是當前車企“減重”的最主流方式。
而除了使用質量更輕的超強鋼外,鋁合金、鎂合金、鈦合金、碳纖維復合材料等也開始代替傳統的普通鋼材料,更多地被設計者用于車身各方面上,可以說車用材料迎來新的發展機遇。
相比車身上用到的合金和鋼材料,在內飾的輕量化上則是向塑料、生物材料、復合材料的趨勢發展。
就像意柯那設計的大眾品牌的眾:UX原型座艙,第一眼看到這個座艙就感覺進入到了科幻片中的場景,360°的屏幕環繞屏,AR wHUD信息顯示屏,后排車窗互動投影,可折疊的桌板以及玻璃天窗上的內容顯示,為車內乘員提供全方位的娛樂和互動。
此外基于環保的理念,眾:UX原型座艙內部設計全部使用環保可持續材料,以用戶健康為導向,令流暢的使用感、清潔度和優雅設計等需求兼具。而正是這些新材料的使用,既滿足了車輛的輕量化要求,同時還提升了環保性。
在全球低碳減排的大趨勢之下,輕量化將是汽車產業的重要一環。而如何更多元化地實現這一措施,成為了目前設計師們需要考慮的重點。
當然了,未來汽車會以什么樣的形式出現,我們并不能百分百確定,但是意柯那的設計風格無疑是未來的主流方向,它進一步加強了汽車產業鏈協同聯動發展,在多元化的產業格局下促進多領域之間更多地互動與融合。或許,輕量化只是行業的一個“突破口”,一起期待下吧!
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文章來源:Icona意柯那設計
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