從跟跑、并跑到領跑 車身鋁合金材料技術 重慶后來居上
2024-10-31 06:09:22 來源： 華龍網(wǎng)-重慶日報
重慶重返“中國汽車第一城”的背后,，是新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的許多企業(yè),，都經(jīng)歷了從落后、追趕,，再到趕上,、反超的過程,。
9月6日，位于兩江新區(qū)的湖南大學重慶研究院內(nèi),，幾件兩三米長,、表面銀燦燦的車架在展廳中一字排開。這是該院和長安汽車共同研發(fā)的鋁合金車身樣品,，代表了行業(yè)最先進的車身鋁合金材料技術,。
“對比車用鋼材，鋁合金的耐腐蝕性強,、同等重量下強度更高,，且減振降噪能力好，可以大幅提升車輛的能效,、舒適性和壽命,。”該院整車虛擬開發(fā)及輕量化技術研創(chuàng)中心主任李落星介紹,，越是高端汽車,，鋁合金用得越多。
然而,，就在10多年前,，中國還沒有一家車企能自主生產(chǎn)鋁合金車身材料。
突破的契機,，出現(xiàn)在重慶,。
跟跑：填補國內(nèi)技術空白
早在2007年，李落星團隊就應長安汽車邀請來到重慶,，開始攻關車身用高性能鋁合金材料,。
“當時所有國產(chǎn)車的車身都是鋼材的，而奧迪等品牌已經(jīng)有了全鋁車身,?！崩盥湫腔貞洠爱斎晃覀円矝]想‘一口氣吃個胖子’,，只是打算先把鋁合金的車身零部件搞出來,。”
第一款零部件,，就是汽車保險杠,。
“汽車保險杠是一個重要的安全結(jié)構(gòu)件，同時又可以通過螺栓安裝在車上,，替換鋼制件很方便,。”李落星介紹，第一道難題就是,，采用什么樣的鋁合金材料,？
基于添加物、冶煉和成型工藝等方面的差異,，材料配方不同的鋁合金會呈現(xiàn)不同的性能,。
為了找到最佳的材料，李落星團隊在一兩年時間里,，對各個鋁合金牌號以及熱處理工藝進行深入研究,，在試驗上百次過后，終于找到了最適合的材料配方,，并在重慶本地找到了能夠按照配方生產(chǎn)的供應商,。
隨后更困難的一關來了：鋁合金的密度始終要比鋼材低，如何讓它達到鋼保險杠的強度,？
“只能在結(jié)構(gòu)上想辦法,。”李落星舉例說,，同樣的一本書,，攤開是沒什么剛度的，但卷成筒形就完全不一樣了,。
鋁合金保險杠應該是什么樣的結(jié)構(gòu),？圓、方,、多邊形,、各種異形、不等壁厚……李落星團隊和長安進行了無數(shù)次的試制和測試,。為了得到更復雜的結(jié)構(gòu),，他們還花大力氣攻克鋁合金擠壓成型工藝，終于找到了強度不低于鋼材的最佳結(jié)構(gòu),。
2012年3月,，搭載鋁合金保險杠的長安全新轎車逸動正式上市，填補了國產(chǎn)鋁合金車身零部件的空白,。
依托該項目研究成果,，湖南大學重慶研究院又陸續(xù)開發(fā)了車門檻梁、前縱梁,、電池箱體等車身鋁合金零部件,，并采取技術合作和轉(zhuǎn)讓等形式，建立了十余條車用型材,、零部件和整車生產(chǎn)線,，車身鋁合金產(chǎn)品在晟通,、長安、吉利,、中車等多家乘用車、自主品牌廂式物流車,、軌道車輛上大批量應用,，極大推進了國內(nèi)車身鋁合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
并跑：兩年拿出鋼鋁混合車身
2016年,，李落星團隊和長安的研發(fā)又進了一大步：成功開發(fā)出國內(nèi)首款A0級車型的全鋁合金車身,，打破了國際品牌在該領域的壟斷。
但與此同時,，車用輕量化高強度鋼材技術接連取得突破,。這給鋁合金車身應用前景蒙上了一層陰影。
看著有些憂心忡忡的團隊伙伴,，李落星卻十分從容：“不同技術路線本來就會相互挑戰(zhàn),，甚至會互相融合，我們只需要努力凸顯自己的優(yōu)勢,?！?/p>
李落星的判斷十分準確——2017年前后，鋼鋁混合車身開始成為海內(nèi)外眾多車企的重點前沿研究方向,。
這一次,，李落星和團隊決定，不再做國際“汽車大佬”的追趕者,，而要實現(xiàn)“并跑”,。
說來也巧，當時正向新能源智能網(wǎng)聯(lián)汽車轉(zhuǎn)型的長安,，準備搞一件大事——和華為,、寧德時代合作造車。
華為和寧德時代都是各自行業(yè)里的龍頭,，長安必須展現(xiàn)足夠的造車實力,否則無法打動對方,。
于是，長安決定拿出一款先進的鋼鋁混合車身樣品展示給華為和寧德時代,。而這正好與湖南大學重慶研究院不謀而合,。
李落星介紹，鋼鋁混合車身研發(fā)的最大難點之一是,，不同材料間如何連接組合,。這是因為兩種不同材料之間的連接組合是沒辦法用傳統(tǒng)焊接的，而需要用流鉆螺釘,、壓力鏈接,、鉚接或者膠接等方式，且不同位置用到的連接技術也不同。
此外,，鋼鋁混合車身在結(jié)構(gòu)上也與傳統(tǒng)車身不同,，需要進行全新設計。相關工作還包括裝備尺寸的配合,、車身各個參數(shù)的驗證等,。這是一個極其龐大的系統(tǒng)工程。
李落星團隊幾十號人全部入駐長安汽車全球研發(fā)中心,，還在研發(fā)中心對面建設了柔性試制生產(chǎn)線,。從虛擬設計到樣車試制、測試再到整改,、重新試制……花了足足兩年時間,，終于拿出了合格的樣車車身。
華為與寧德時代對樣車十分滿意,，與長安開展合作造車,。阿維塔11和阿維塔12憑借先進的鋼鋁混合車身等技術，在國內(nèi)外收獲廣泛關注和好評,，并雙雙斬獲設計界“奧斯卡”——德國“紅點最佳產(chǎn)品設計獎”,。
領跑：高端車身可3D打印
在實現(xiàn)與國際先進技術“并跑”的愿望后，李落星團隊的下一個目標是領跑,。
他介紹,，目前團隊正在進行3D打印鋁合金車身項目的研發(fā)，最近已經(jīng)初步實現(xiàn)了大型車用鋁合金結(jié)構(gòu)件的樣件打印,。
“3D打印的優(yōu)勢是不需要開模具,，柔性度大，缺點就是目前的效率低一點,，適合小批量制造,。”李落星說,，未來一些國內(nèi)高端品牌車型定制化屬性比較強,，單車型年銷量也不大，很難去建大型的自動化生產(chǎn)線,，這種情況就很適合用3D打印,。
此外，針對海外市場的車型,，比如右舵車型,，在銷量不大的情況下，也適合采用3D打印,。
在國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)全球領先的大型鋁合金壓鑄車體方面,，李落星團隊也有新的研發(fā)布局,。
實際上，李落星團隊從2006年開始,，就率先進行了相關技術研發(fā),，但由于裝備和市場的限制，并沒有立刻在企業(yè)落地形成產(chǎn)能,。如今,，該團隊正針對新興的壓鑄材料、工藝,、裝備、模具以及配套檢測等進行針對性研發(fā),，以期進一步推進國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。
湖南大學重慶研究院副院長劉琦介紹，該院依托李落星團隊,，已建成了集研發(fā),、試制及測試于一體的輕量化技術平臺。
此外,，該院還建設了新能源動力系統(tǒng)能效與安全聯(lián)合創(chuàng)新中心,、車網(wǎng)智能融合技術研創(chuàng)中心等，自主研發(fā)的動力系統(tǒng)性能仿真軟件成功打破了國外壟斷,，并在國內(nèi)多個行業(yè)進行了產(chǎn)業(yè)化應用,。
記者 白麟
責任編輯：周宇航
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