輕量化設計實現的路徑與發展現狀

關於目前實現汽車輕量化設計的路徑，主要有兩種形式：一種是通過結構的合理、精準化設計，對車體的主要承力部件進行加強、非主要承力部件進行合理的弱化，在性能滿足的前提下盡量減小傳力通道截麵大小，合理、精細化的選用材料板厚等來實現結構輕量化設計。另一種是使用新材料替代普通鋼材來實現輕量化設計，比如用鋁合金、GFRP（玻璃纖維增強塑料）和CFRP(碳纖維)等密度更小的新材料來代替鋼材來實現輕量化設計，比如用強度更高、板厚更薄的熱成型材料（熱成型材料本質上還是鋼材）代替普通高強度鋼來減少加強結構零件的數量實現輕量化設計。

在實際的汽車設計中，這兩種輕量化途徑很多時候都是相互結合使用來較大限度的實現車體的輕量化設計，同時還促進了彼此的發展。比如在車身A柱上邊梁、B柱等結構的設計中，目前主流設計都是采用熱成型材料來替代普通高強度鋼材的設計，熱成型材料的使用本身是一種材料輕量化的設計，但是熱成型材料的使用又可以讓這些車身區域減少加強件結構的設計，不等厚熱成型板的使用甚至可以讓B柱取消原有的鉸鏈加強板、限位器加強板等結構。而精細化的結構設計又促進了不等厚板材、激光拚焊板材、鋁合金等的發展。

主流輕量化材料

既能保證車體結構的性能，又能大幅度降低車體重量的材料，目前行業內普遍使用的是碳纖維、鋁合金、鎂合金、工程塑料等密度較小的材料。這些材料在車體結構中的使用，輕量化優勢明顯。

目前車用輕量化新材料的成本普遍都偏高，目前國內每噸車用冷軋汽車板材的成本在5000——9000之間，而每噸鋁合金的材料成本高達4.5萬左右，碳纖維的材料成本則更高，每噸約在80萬左右，又因為其較高的成型廢品率問題，讓很多中低端車型在碳纖維的使用上更是望而卻步。所以目前采用鋁合金、碳纖維等新材料作為車身主結構的車型售價基本都在40萬以上，鑄鋁件則較早就在發動機殼體、懸架擺臂、副車架等底盤和動力係統部件上使用，因所占車型開發成本比例較小，搭載車型級別不一。

從以上的分析來看，輕量化材料的使用占比可以從側麵說明該地區汽車企業在汽車材料輕量化方麵所處的行業水平，也能反映出該地區新能源汽車發展的水平。而且從目前的趨勢來看，隨著材料成本的進一步降低，鋁合金車體的開發在未來數年內或許會迎來一個爆發期，到2025年，鋁合金的生產規模可能會達到目前的四倍以上。