汽車構(gòu)造的輕量化設(shè)計(jì)有哪些關(guān)鍵技術(shù)？

汽車構(gòu)造的輕量化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)主要有以下這些：

結(jié)構(gòu)輕量化方面，常用技術(shù)包括結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、外形優(yōu)化、尺寸優(yōu)化以及單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)輕量化貫穿整個車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，不同階段應(yīng)用的技術(shù)存在差異。

材料輕量化方面，主要通過應(yīng)用高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等輕質(zhì)材料來實(shí)現(xiàn)。比如低合金高強(qiáng)鋼、無間隙鋼、雙相鋼等高強(qiáng)度鋼材在車身上的應(yīng)用增多。鋁合金材料技術(shù)發(fā)展，其在車身輕量化上成為熱點(diǎn)。

工藝輕量化方面，主流的有超高強(qiáng)度鋼熱沖壓成型、液壓成型、激光拼焊板、加厚板 TailorRolledBlank、鋁、鎂合金高真空壓鑄等。具體來說，特斯拉率先引入一體化壓鑄技術(shù)，將單獨(dú)、零散的零部件高度集成后一次成型壓鑄成大型車身結(jié)構(gòu)件，可使車身減重約 10%，續(xù)航里程提升約 14%。大眾、奔馳以及蔚來、理想、小鵬等紛紛跟進(jìn)。

材料方面，特斯拉的全鋁車身減重效果顯著，主流車型采用鋼鋁混合金屬材質(zhì)，在輕量化、車身強(qiáng)度和成本上達(dá)到平衡。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，特斯拉通過優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)來減重，比如在 Model S 上取消空氣室下板，用塑料板代替鋼制空氣室下板進(jìn)行流水，還采用無框車門的設(shè)計(jì)。

寶馬熱衷于用碳纖維替代金屬材料，I3 率先使用碳纖維復(fù)合材料單殼體車身，輕量化效果顯著。奧迪在旗艦轎車 A8 上體現(xiàn)了鋁合金框架的設(shè)計(jì)理念，在 Q7 上則將高抗拉強(qiáng)度鋼和鋁合金材質(zhì)結(jié)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了驚人的減重效果。馬自達(dá)通過采用 1800 MPa 極高張力鋼板大幅提高高張力鋼板使用率，優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減重。

麥格納從材料、工藝和設(shè)計(jì)三大方向探索輕量化，材料上采用鋁、碳纖維等多材料替代鋼材料，如高壓鑄鋁副車架、碳纖維復(fù)合材料副車架。工藝上簡化工藝流程，如熱成形一體式門環(huán)、一體式高壓鑄鋁。設(shè)計(jì)上有獨(dú)特的五空腔單元防撞梁，實(shí)現(xiàn)減重。

新能源汽車輕量化可從結(jié)構(gòu)優(yōu)化入手，包括車身的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)、尺寸形狀再優(yōu)化，使車內(nèi)零部件薄壁化、小型化。應(yīng)用新材料也是關(guān)鍵，金屬材料有鋁、鋼合金、鎂合金等，非金屬材料有碳纖維復(fù)合材料、塑料制品等。改進(jìn)技術(shù)工藝也很重要，比如板材鎖鉚連接、粉末注射成形和內(nèi)高壓成形等。