汽車并非越重越安全，但自重卻是汽車輕量化一個難以避開的話題。
塑料汽車不再僅僅是玩具。
日前，一款命名為Urbee2的3D打印塑料汽車面世，除了底盤和引擎，其余大部分材料都是塑料。它的設計師JimKor在接受媒體采訪時表示，他的這款塑料汽車和鋼鐵材質一樣堅硬，但卻是鋼制汽車重量的一半。
雖然這部車目前僅限于實驗階段，遠遠達不到量產(chǎn)的程度，但毋庸置疑的是，這至少表示汽車零部件乃至整車都在朝著輕量化的方向發(fā)展。
據(jù)研究表明，一輛轎車的自重每減少10%，燃油消耗量就降低6％~8%，降低5%~6%的排放，這對于實現(xiàn)汽車節(jié)能減排意義重大。
國家汽車輕量化技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書長王智文在接受《中國經(jīng)濟和信息化》記者采訪時表示，“高強度鋼和塑料（非金屬材料）是既能實現(xiàn)汽車輕量化又能控制低成本的好材料?！?nbsp;
以塑代鋼
在節(jié)能減排壓力下，“以塑代鋼”的概念在汽車業(yè)廣為流傳。據(jù)美國化學工業(yè)學會的資料顯示，目前汽車塑料零部件的重量總和還不及汽車總重量的十分之一，因此，可以擴展應用的空間還非常廣闊。
近年來，為了提升市場競爭優(yōu)勢，各車企紛紛研發(fā)并上馬采用了輕量化設計的車型。世界知名車企更是走在了這一領域的最前沿。寶馬將于今年秋季量產(chǎn)BMWi3純電動汽車，這款汽車的最大特點是，外殼材料為塑料、底盤材料為鋁合金，與傳統(tǒng)同類車型相比，實現(xiàn)減重250~350千克。這一現(xiàn)實不僅能夠引領汽車設計新潮流，更將顛覆汽車制造流程及整體市場格局。
作為汽車的發(fā)明者，奔馳在車身輕量化領域肩負著更重的責任和使命。2012年11月的廣州車展上，奔馳發(fā)布了一款名為F125的氫動力概念跑車。該車主要由碳纖維、鋁合金以及塑料聯(lián)合打造而成，在保證車身剛性的同時將車身輕量化做到了極致。
另外，凱迪拉克和福特也是汽車輕量化的杰出代表，凱迪拉克在發(fā)動機罩上已經(jīng)使用了纖維增強塑料，而福特則正在研究如何降低生產(chǎn)碳纖維部件的成本。在資深汽車行業(yè)分析師張志勇看來，碳纖維材質成本過高，工藝復雜，難以工業(yè)化推廣，只適用于賽車和少數(shù)豪華跑車。
車身減重風當然也已經(jīng)吹進國內(nèi)。本土車企中，長城汽車股份有限公司（下稱長城）和奇瑞汽車股份有限公司（下稱奇瑞）是在這一研究領域走得最遠的兩家車企。
2011年11月，奇瑞汽車聯(lián)合全球最大的聚合物生產(chǎn)公司之一德國拜耳材料科技（中國）有限公司，聯(lián)手創(chuàng)建了“奇瑞——拜耳汽車輕量化聯(lián)合實驗室”，雙方就聚氨酯復合材料、聚碳酸酯塑料車窗用材料、新能源鋰電池材料、吸音降噪等材料在汽車上的應用展開共同研究，并對外聯(lián)合申請項目及推廣。而在此之前奇瑞的A3CC雙門跑車已經(jīng)在德國K展Sabic展臺展出，其前翼子板采用NorylGTX樹脂制成。
長城汽車(601633,股吧)同樣與拜耳公司展開了合作。在2012年北京車展上，長城展出的哈弗E概念車的7個車窗組件，均采用拜耳模克隆聚碳酸酯制成，并配有大尺寸全景天窗。這是我國本土汽車制造商首次如此大范圍應用聚碳酸酯車窗。
2012年11月，揚州凱爾斯邁有限公司出資、清華大學和浙江大學共同研制的塑料電動汽車已經(jīng)引起了國內(nèi)業(yè)界的高度關注，被譽為轎車中的“裝甲車”。這輛車車身由兩層塑料型材組合，每層約半厘米厚，兩層中間構成中空狀態(tài)，由復合塑料加入玻纖及其他成分一次性沖壓制成，目前已經(jīng)順利通過歐盟9個成員國權威檢測機構的認證。
但是這種塑料電動汽車也還停留在試驗階段。武漢理工大學汽車工程學院博士生導師過學迅教授認為，從技術層面考慮，由于塑料需要專業(yè)模具沖壓一次形成，無法像金屬一樣快速成型，而像凱爾斯邁公司研發(fā)的這種新型汽車車身相對較大，需要建成的模具生產(chǎn)線難度較高，目前還較難實現(xiàn)。
此外，除了家轎市場，卡車的輕量化也早已被提上議程。北汽福田已將其中型和重型卡車的保險杠從鋼材改為塑料材質，并在部分汽車零部件中啟用了玻纖增強塑料，還把部分鋼制發(fā)動機部件也更換為塑料部件。
目前國外整車企業(yè)在輕量化上已經(jīng)日趨成熟，而中國本土車企還處于學習或者是追趕的階段。尤其是在輕量化材料的研發(fā)上，雖然有些成就，但仍處于初級階段。
塑料難題
近年來，我國汽車塑料制品生產(chǎn)企業(yè)利用引進車型的技術，擴大塑料材料在汽車上的應用水平，形成了一批規(guī)?；?、專業(yè)化的汽車塑料制品供應商，部分生產(chǎn)工藝水平達到了國內(nèi)領先和國際同步。如上海延鋒偉世通、長春富奧-江森公司、蕪湖順榮公司等。后者的六層塑料燃油箱已在奇瑞、江淮、東風、吉利、長城、華普、海馬、長豐等國內(nèi)自主品牌汽車上廣泛應用。
在塑料化進行得如火如荼，儼然成為汽車行業(yè)的旗幟時，過學訊教授提出了自己的冷靜思考：“塑料化并不是汽車輕量化的唯一方法，塑料本身的疲勞期比金屬短，尤其暴露在高溫環(huán)境和接觸汽油時，老化現(xiàn)象尤其嚴重，并且應用在齒輪或者其他傳力的部位時，無法達到金屬的強度。而且，目前應用較多的碳纖維復合材料在使用過后會喪失其力學性能，根本無法回收，只能作為廢品或降級處理。我認為高強度鋼和含鋁金屬是更適合實現(xiàn)汽車輕量化的材料?！?nbsp;
這確實是汽車塑料化進程中無法回避的難題，在頒布了整車可回收性強制要求的日本、美國等國家，豐田公司和福特公司都明確表示，將設法擴大可再生材料與天然材料的應用范圍。
反觀國內(nèi)，原材料產(chǎn)業(yè)研究中心總經(jīng)理冀志宏指出，國家并未頒布針對性較強的法規(guī)標準，只有一些普適性法規(guī)如《再生資源回收管理辦法》等，在新材料規(guī)劃、石化和化學工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃中也有一些涉及。塑料汽車的環(huán)保和再循環(huán)情況，前景堪憂。
鑒于此，國內(nèi)汽車零部件、汽車塑料企業(yè)要在市場中占有一席之地，必須提高國際競爭力，把企業(yè)開發(fā)能力和產(chǎn)品水平提到更高的層次，并參與汽車工業(yè)的發(fā)展與競爭，從設計開發(fā)階段就要進行汽車用塑料材料回收、再生利用的研究，以滿足環(huán)保的需要。
伴隨輕量化發(fā)展的一個最直接問題就是汽車自重。輕量化的度應該怎么控制？畢竟，節(jié)能減排不能用人身安全來換取。這或許是任何人聽到塑料汽車這個概念時最先考慮的問題。
王智文對此有自己的看法：“汽車并不是車越重越安全。即使汽車上使用很輕的材料，如果采取高強度的加工工藝，也能達到很輕但彈性非常好的效果。從而也就越安全?！?nbsp;
目前，國家汽車輕量化技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟正在與長安汽車(000625,股吧)集團合作，共同研發(fā)和推廣“以鋁代鋼”的引擎蓋。王智文介紹，這項研究是出于在發(fā)生事故時，對行人的安全保護的考量。因為在引擎蓋等部分應用鋁合金可以減輕撞擊對人身造成的二次傷害。
鋁板的重量雖然大約為鋼板的1/3，但其可吸收的碰撞能量卻是鋼板的2倍。鋁合金在遭遇撞擊時的安全系數(shù)更高，因為其材質有非常好的吸能作用。
發(fā)展瓶頸
雖然汽車輕量化已是大勢所趨，但國內(nèi)汽車輕量化技術尚不成熟，相關產(chǎn)業(yè)也未形成規(guī)模，很大程度上影響著國內(nèi)車企發(fā)展汽車輕量化的熱情。
此外，國內(nèi)汽車在輕量化技術方面與國外先進水平相比仍存在較大差距，尤其是在高端材料的應用和發(fā)展方面，更是受制于人?！巴瑯右惠v車，國外可以做到1.3噸，而我們必須做到1.5噸以上，不是故意做這么重，而是我們做不輕?！蓖踔俏恼f。
我國乘用車重量平均比歐洲汽車重5%~10%，商用車的數(shù)字則是17%。例如，國內(nèi)載重40噸的牽引車自重為9噸，國外同等先進車型只有7噸，而國內(nèi)自卸車自重則比國外重3~4噸。
王智文強調(diào)，在汽車傳統(tǒng)塑料應用件的比例上，與國外車企并沒有太大差距。但是在向高端發(fā)展時，無論是材料技術，還是設計水平，都面臨種種困難?！安牧霞庸こ闪悴考且粋€非常復雜的過程。雖然國內(nèi)的通道、接頭、內(nèi)飾件、保險杠甚至包括儀表盤等都是用塑料做的。但向功能件、結構件發(fā)展時，難度就很大了?！?nbsp;
國內(nèi)原材料本身就很落后，尤其是高端材料完全被國外的一些化學廠商所壟斷控制，例如杜邦、巴斯夫、拜爾，他們掌握材料的設計技術和分析技術，也掌握零部件的設計技術。
由于高端材料長期受制于國外技術壟斷，導致產(chǎn)品成本居高不下，迫使一些企業(yè)放棄高端材料在汽車上的使用。
王智文同時還指出，輕量化材料成本高，也不符合目前國內(nèi)車型的市場定位?！皣廛嚻蠖嗍菍⑤p量化材料應用到跑車和概念車上，偏向小批量、多品種，追求個性化服務。而我國車企在高端產(chǎn)品領域品牌價值偏低，因此市場需求小?！?nbsp;
目前，阻礙我國汽車輕量化技術研發(fā)的關鍵因素，是各研發(fā)機構往往只注重單個技術的研發(fā)，很少開展各技術間的交叉與融合。就好像先有雞還是先有蛋的問題，材料企業(yè)往往只管做出材料，而車企則負責制造和組裝，雙方缺乏溝通和協(xié)作，也導致輕量化材料在產(chǎn)業(yè)推進方面步履維艱。
輕量化技術的發(fā)展涉及眾多學科，需要運用多學科交叉融合所形成的綜合性、系統(tǒng)性知識體系。因此，未來汽車產(chǎn)業(yè)的輕量化需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)各界的共同努力和探索。
隨著我國汽車保有量的不斷攀升，以及汽車尾氣排放對城市空氣污染的加劇，車身輕量化發(fā)展的要求變得更加迫切。對此，相關研究機構或政府部門應該做出戰(zhàn)略性的超前部署。
