宁少10马力不多1公斤！聊聊汽车轻量化

宝马7系 参考价：91.90万起

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当很多人还在关注汽车安全的时候，各大汽车品牌其实都在努力“减肥”自己的汽车。其实汽车和人一样，容易长几斤肉，但是很难瘦！一个胖子可以远离“三高”，更健康，同时行动更灵活。如果汽车能变轻，操控性能就能更好，不用换发动机就能跑得更快。更重要的是，它可以降低能耗和废气排放，更加环保。所以就有了标题句:不如减十马力，不超过一公斤！有这么多好处，当然每个人都应该尽最大努力减轻自己产品的重量。今天，我们将主要谈论几种使用材料减轻汽车重量的经典轿跑车。

●碳纤维——金钱的任性选择

说到轻质材料，我相信首先会想到“碳纤维”这个词。其实我们经常说的碳纤维材料应该叫碳纤维增强聚合物或塑料，英文名是CFRP，也就是碳纤维增强聚合物或碳纤维增强塑料。CFRP以其重量轻、强度高而受到业界的青睐，被认为是未来汽车的发展方向之一。相同体积的碳纤维构件重量仅为传统钢构件的20%至30%，但强度却是钢的10倍以上。但是，CFRP的材料也有缺点，最大的就是贵！所以我们很难在亲民的家用车上看到——当然除了一些朋友在汽配城买的贴纸和饰品。

只是因为CFRP的价格并不是特别亲民，在过去，只有价格几十万美元的超级跑车才能吸收其高昂的成本，而一些超级跑车不仅大量使用CFRP制造车身零件，还使用这些昂贵的材料制造出一个完整的座舱结构，也就是俗称的碳纤维单座舱。如果有人告诉你，他的跑车采用碳纤维硬壳式结构，有两种可能:1。他在吹牛。2.他是一个战壕；还有一种可能，我们以后再谈。

应该说碳纤维硬壳式车身是目前车身材料金字塔的顶端，所以你看到的使用这种结构的品牌基本上都是“高挑”的。但是，也有一些追求的企业试图让这种昂贵的材料和结构“落地”，但还没有真正实现。

虽然本田没有实现他们的美好愿望，但宝马实际上降低了CFRP材料的成本，并将其应用于其两款新能源汽车i8和i3。尤其是i3，它的车身结构也可以看作是单一的碳纤维座舱。如果最低价低于42万人民币，就可以享受“豪华”碳纤维材质。有挣钱的感觉吗？

此外，宝马还在传统车型上应用了碳纤维材料。新一代宝马7系（查成交价|参配|优惠政策）采用了碳铝混合材质的车身结构，比老款车型更轻，同时刚性不降反升。车辆重量的减轻对车辆的动力和操控性能有积极的影响。相信这也是宝马有信心推出搭载4缸2.0T发动机的730Li的原因之一。

总的来说，今天CFRP材料还是比较贵的，所以还是只有少数人的专利。不过宝马7系的车身材料也引出了一个我们接下来要讲的材料。它相对来说更贴近人民，在我们的日常生活中随处可见。但是，一旦出现在汽车上，它的价值就会倍增——这就是铝合金。

●铝合金——理性消费与奢华路线

与之前的CFRP材料相比，铝合金在汽车上的应用似乎离我们更近了。铝合金没有CFRP轻，强度也差。但与传统汽车用钢相比，优势明显:铝合金的密度约为2.7 g/cm3，而钢的密度约为7.8g/cm3；在强度方面，铝合金的比强度约为85，而合金钢的比强度仅为40。更重要的是，铝合金没有CFRP材料那么“高贵”，相对来说更容易接受。

除了全铝车身结构外，铝合金还可以根据当地情况用于一些“胖”的部位，既能有效减轻车身重量，又能兼顾生产成本，使得整车价格更加“亲民”。常见的零件是发动机罩和行李箱盖/门，以及一些其他车身面板。像福特F-150（查成交价|参配|优惠政策）这样的皮卡采用的是非承载式车身，甚至整个车身都是铝合金制成的，当然这些零件并不是主要的承重结构。

说到铝合金车身，恐怕最让人担心的就是日常使用中的保养费用了。早年因为铝合金钣金的工具设备不普及，连4S的店铺都不愿意为一两款销量不高的高端车型加装设备、设置工位。此外，铝合金板材的钣金修复原理虽然与传统钢材相似，但在技术和技能上有更多的要求，工人也需要培训。所以当时修复铝合金车身的方法几乎只有一个——换！如果你打一辆2000左右的奥迪A8（查成交价|参配|优惠政策），看到4S店的服务报价，相信会很酸。

如今，使用铝合金车身零件或车身结构的车型越来越多，虽然还没有成为主流，但在4S商店或小型汽修店，铝板金属设备已经不再罕见——当然，这些设备的价格比以前便宜得多。所以很多品牌都说现在的铝合金车身在使用成本和维护成本上和传统钢材没有什么区别。

除了在车身上的应用，铝合金还广泛用于制造汽车底盘悬架部件。很多人谈论的铝合金下控制臂就是最好的例子。与铝合金车身相比，铝合金制造的底盘零件离我们更近，很多国产车的底盘也长期使用这种材料。

整体来看，铝合金材料在车身上的应用并不少见，但仍局限于相对高端的豪华品牌车型。当然，一些比较亲民的车型也在一些车身面板上采用了这种材料。另一方面，铝合金零件的可视性相对较高。总的来说，今天使用轻质铝合金材料来减轻车辆重量是一条“豪华”路线。但是，对于那些不使用轻质材料的汽车，真的没有办法“减肥”吗？

●钢-有许多仔细计算的方法。

虽然铝合金材料比以前更贴近人民，但制造成本仍然比传统钢材高得多。对于一些由于定位和售价无法吸收这些额外成本的车辆来说，还是“混蛋”。但对于更注重经济性的经济型车来说，由于选择这些车的消费者对油耗更为敏感，重量轻的优势无疑更为重要，所以很多企业都在传统钢铁产品上动脑筋。

减轻重量的前提是保证强度。车身结构的强度不仅关系到车辆的安全水平，还影响着机动性。昂贵的碳纤维材料和铝合金可以远低于同等强度的钢的重量，那么类似性能的钢能否通过一些特殊的工艺制造出来呢？答案是很多人听说过的高强度钢。

这项“本地金属压铸”技术由本田和供应商盖世太保开发了三年。压制结构件前，先将钢板加热至930℃；在接下来的冲压成型步骤中，本田在结构件的目标区域覆盖了一些冷却管，因此整个结构件不同区域的回火率不同，从而可以在同一钢板上形成强度不同的区域。根据本田的数据，这种压铸技术可以在同一钢板的不同区域制造590兆帕至1500兆帕的拉伸强度。

这种局部变强度压铸方法最大的优点是在不牺牲车身整体扭转和弯曲刚度的情况下，制造出吸能塌陷区，车架重量更轻。根据本田的说法，新款思域（查成交价|参配|优惠政策）汽车版本的扭转刚度比上一代提高了25%。

除了高强度钢，通过精确的计算和分析，工程师还可以通过在钢制零件上打孔或重新设计零件的形状或结构来减少钢材的使用，从而减轻重量。与那些更换材料的方法相比，这种减重方法的成本相对较低，但需要有非常科学和准确的计算能力。

在经济型家用车领域，通过改造钢材来减轻车辆重量是最常见的现象。虽然减重的幅度和那些昂贵的轻量化材料有一定的差距，但优势在于经济效益，消费者不用花太多钱就能享受到轻量化的效果。

●工程塑料和聚合物材料-内部能量和外部能量

我们最后要讲的材料是塑料，它与我们的日常生活关系最为密切。很多人认为又软又轻的塑料只能用来做玩具车。造真车岂不是笑话？这让我们回到了我们的老话题:决定车辆安全性的是车身结构，而不是车辆的蒙皮。当然，我们今天不会带着撕裂风险来讨论这个话题，只是想告诉大家，工程塑料已经被用在一些没有受力的车身面板上了。

除了覆盖车外的零件，塑料或聚合物材料也用于内部零件、管道甚至底盘零件，以及众所周知的汽车的胃燃料箱。通过这种材料的应用，可以从每一个细节上减轻车身的重量。

除了传统的工程塑料，还有一种高分子材料值得一提，那就是玻璃纤维材料。玻璃纤维材料被称为GFRP，即玻璃纤维增强塑料。是不是很像碳纤维材质的CFRP？事实上，它们在结构上是相似的，都是纤维材料和基材的混合物。如果GFRP这个名字看起来有点奇怪，那么还有一个名字你一定听说过，那就是玻璃钢。

应用塑料等高分子材料减轻重量也不会带来很大的成本压力。同时，由于这些材料易于成型，它们不仅为轻量化做出了很大贡献，还在功能和布局上带来了许多变化和优势。

总结:

无论使用什么样的材料，最终目的都是为了车辆“减肥”。从效果来看，昂贵的材料肯定会有更好的性能和更轻的重量，但不同级别的车辆也会根据自己不同的定位和定价选择适合自己的材料。随着排放法规的日益严格，汽车轻量化已经成为所有汽车品牌的必修课。相信随着材料科学的不断进步，汽车也将在轻量化的道路上越走越远。