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長春英利汽車副總經理曹渡:低成本車身零部件輕量化設計與工藝趨勢分析

4月26日, 2018第十屆全球汽車產業峰會在北京舉辦, 本次論壇以“創新技術引領產業未來”為主題, 會議期間, 長春英利汽車工業股份有限公司副總經理曹渡發表了精彩演講, 演講內容如下:

長春英利汽車工業股份有限公司副總經理 曹渡

各位同行大家下午好!

從這幾個方面去說, 我們講到背景呢, 就是我們汽車現在首先是輕量化, 輕量化絕對不是一個零部件單純的減重, 但是因為我們今天是供應商大會, 我們這方面講的少一點。 另外我們有各種各樣的新技術, 還有新工藝, 怎麼去平衡?平衡成本還有新技術怎麼選用?這也是我們想討論的。 最重要是我們新能源汽車的特點, 我覺得行業裡面可能在這方面注意的不夠, 所以我把這個問題提出來, 根據新能源汽車的一些特點引起了我們輕量化材料或者工具的變化或者革命。

這個車我們當時研究它的輕量化,

為什麼拿出來說呢?就是因為這個車確實做的很好, 它用的不是高大上的材料, 車架減了7公斤, 用了鋁合金, 其他都是用傳統的高強鋼, 超高強鋼, 它減了530公斤, 整個你看到續航里程還提高了將近100公里, 售價也沒增加, 所以這個就是低成本非常成功的案例。 因為它確實百公里減了0.3升, 發動機也降了, 整個結構設計也做的非常好。

簡單的說, 它是一個頂層的設計, 不是一個簡單的單個零部件, 這減兩公斤, 那減十公斤這麼個事, 它從一開始就設想到了要減140公斤, 你看它油箱從一開始減了0.8升, 所以它是整體的一個減重, 我們叫典型的頂層設計的一個正向設計, 這個也是我曾經在主機廠主導研究的一個事兒。

所以其實輕量化是可以從設計、材料和工藝三個方面來走的, 輕量化我們也在汽車行業討論超過5年了, 已經有了。 我借了蓋世的材料看一下, 2025年美國的塑膠和工程塑料是大幅度的, 還有鋁合金要大幅度提升的。 我也借助了, 這是前年我去歐洲, 2015年吧, 2015年我去歐洲學習輕量化的時候給我們的一個材料, 剛好是2015年的, 剛剛那個是2025年, 這個是2035年, 德國政府已經對2035年這個材料的一個預期, 這是德國政府正式跟工業4.0一起發佈的, 就在2015年發佈的, 當時我們就拿到這個材料。

大家可以看到, 在現在普通鋼和高強鋼用的比較多, 2035年, 德國政府委託的諮詢公司預見將來是各種材料平分秋色, 至少這是一個方向吧, 我們可以說, 這個是很有意思的一個趨勢。

因為我這個彙報材料主要是討論趨勢, 現在的輕量化是兩個大極端, 一個就是以特斯拉, 還有很多的全鋁的材料, 向福特150做的比較成功, 減了300公斤, 成本增加了1500美金, 但這個就是跟田總一樣講的, 因為它也是個拉貨的, 但是它仍然賣的很好, 這是在美國賣的最好的車, 都是一百多萬輛。 這裡面注意到它的成本就是一公斤30塊錢, 這也是一個很成功的案例, 用了鋁合金。

還有一個極端就是複合材料, 用碳纖維, 等會我們有恆瑞的專家來講, 就是講碳纖維的應用。 其實我在行業裡面前幾年也是一直主導複材就是碳纖維的應用, 這是寶馬X3的典型案例。 用的複材最多的就是i8, 2014年上市的, 更高大上的車, 它也用了很多鋁合金的材料。

但是最成功的車是BMW7, 為什麼成功?是因為它是低成本, 做的最成功, 也2015年獲得了歐洲車展的最高獎, 現在也沒人超過它?為什麼?就是因為它把多種材料組合, 你看它的超強鋼用的也是最高的。 其實它碳纖維用了多少呢?它的碳纖維只用了3%, 但是它的宣傳口號, 它的亮點就是這個CARBO CORE, 怎麼用的呢?就是把合適的材料用在了合適的地方, 它成本就不增加, 能夠批量化生產。 我覺得這是一個方向, 也是我們中國市場中低成本車發展的方向, 就是要往這方面學習。

所以今後我們預見到在3、4年前我們就在講, 今後的發展方向一定是多種材料的集成應用, 就是把合適的材料應用在合適的地方, 這也是我們輕量化的一個定義, 也是我們輕量化的一個方向和定義,是這麼定義的,合適的材料用在合適的地方,我們再加一個最低成本的材料,這就是我們將來的發展方向。從複合材料,純鋼材的及大家一起結合,就能做到像寶馬7這樣的典型案例。我覺得這是我們重點的發展方向。

必然涉及到成本問題,其實我們中國汽車工業在做輕量化的時候,還是在那邊,就是剛才像田總講的卡車這些,都是減成本的,可以這樣說。但是做到現在,我們已經超過A點了,超過A點以後成本是要增加的,這個很多主機廠的領導不能理解,他以為輕量化一定是減成本,不是的,輕量化會有成本的代價,可是我們的輕量化應該就做到這一段,低端車往這邊做,高端車往這邊做,這樣的話才符合我們所謂的成本跟輕量化的模型,才符合這個模型。再高端的車,像碳纖維這些用戶,我們就可以往這邊做,那成本就比較高的。我覺得這個模型是能夠說明問題的。

同時德國奧迪的成本模型我們也看到,它是跟里程有關係的,就是你越長節油越高,輕量化的成本相對越低,也跟燃油的價格還有能耗是有關係的,這些都是我們在做輕量化設計的時候,應該考慮的一些因素。

所以從3、4年前,其實2014年的時候李俊(音)博士就講了,節能的代價,他是統計出來的,在2014年的時候統計的,A級車節省0.1升油是要便宜230塊錢,這230塊錢可以做輕量化,節能還有別的辦法,我們可以做動力節能,也可以做電子電器節能。那用在哪些地方呢?需要主機廠去各方面平衡。

除了這些以外,我們知道材料的節約,還有油耗的節約,我們這些錢都是可以對沖或者補充在輕量化成本上的。更何況輕量化我們還有一些性能提升,這個性能提升其實就不是其他的,比方說電子電器就達不到這個效果,甚至連動力總成的提升也是很難的,而我們輕量化能夠做到這樣一個提升。

這樣的話,因為我們都是供應商,我們主要是講一些低成本的,這個前面我們已經講到,熱成型、熱輥壓能夠大幅度提升材料運用率,這也不是什麼新技術了,我只是講低成本的技術。還有剛才張小強張總講到的,當時我在長安的時候,負責要做這個,全中國到處找沒找到,能夠高壓鑄鋁,能夠做到厚壁3.0的,就是沒找到張小強,搞的我不得不放棄,這也是很可悲的事情,現在也有了。但是真的做到這樣的中國可能也不到兩三個。

更節約成本的,其實還有,就是這個LFT-D技術,我為什麼這樣說?如果這個材料是10塊錢,SMC是15、16塊,LFT-D大概17、18塊,因為用這個工藝它的成本大幅降低,這個工藝是可以推崇的,因為它的成本非常的低,當然設計上也需要技巧。這也是我在研究的一些內容。

還有一個很有意思的工藝,就是PHC工藝,大家知道,現在這個工藝是用在了新箱地板(音),後面我會講到。還有RIM,這個也是現在慢慢開始,為什麼呢?等會講到新能源車的時候,我會講到這些工藝的一些應用。我提這些東西是因為新能源車的特點會帶來工藝和材料的改變,這是行業發展的一個趨勢,這也是近幾年來,從歐洲來帶頭做的一個複合材料的工藝,像這些都是非常好的工藝技術,在後面會講到應用。

還有這個,這都是一些新的技術應用,也是應運而生,我們等會馬上說到,這些技術的對比不說了,因為這個也是從恒瑞那拿來的,等會他會講到。

這個就是我想給大家表白的一個重點,第一個變化,就是由於新能源車,大家知道新能源車現在公司特別多,然後就是市場的變化,市場什麼變化呢?市場的個性化,今天上午講到的個性化設計等等。將來的第一個趨勢,新能源車的第一個趨勢是什麼呢?就是你的產量不會再像一個月上萬台,長城一個月5、6萬台,這種估計不會有了。包括大眾最近報的純電動車,全生命週期的產量大概也就7萬輛,那7萬輛全生命週期,你想分到每年可能就是2萬輛,所以這是一個趨勢。

這個趨勢帶來什麼變化?我們傳統的一些工藝,我們叫四大工藝,主要是衝壓工藝,它最大的特點就是效率高,效率高的特點就是高產量,大規模批量化生產,但是這個市場的變化,不出兩三年,如果新能源車越來越上的時候,它全生命週期的產量會大幅度降低,這種情況下它的工藝可能就會改變。比如模壓工藝,可能就會被取代,因為它是要平衡的。我們20多年前在美國,當時是說3萬輛以上我們就考慮衝壓,3萬輛以下我們就要考慮注塑,2萬輛以下就考慮模壓,這個都是根據成本曲線來的,當你的量到一定的時候。所以這是第一個趨勢,我們看到現在的量大概也到不了1萬輛,1萬輛是最好的了。

第二個特點,這就是主機廠的問題了。最大的特點是什麼呢?因為我們傳統車一定要避頻,否則會有震動,開到某個時速段的時候,它會抖,這就是共振,就是你汽車的某個零件、某個部分跟這個發動機的頻率耦合了,這個發動機的頻率是多少呢?是22-26,而這個頻率剛剛好是我們設計的一個頻率,所以我們用金屬的原因是我們把鋼度做的很高,避開這個頻率,所以就會減振。很多主機廠在這個方面沒有注意,他們給我們供應商的性能安全,仍然是按照傳統車給我們的,甚至把金屬件性能測一測給我們,這樣就造成我們的成本和輕量化很難做。所以這也是一個我們要考慮的問題。

你看複合材料用在了波音7-7,它的MH聲音減掉了60%,這個都是它的阻尼效果。我們往往只會提升鋼度,我們從來沒有想過,或者我們是避頻,我們在設計的時候,站在主機廠的角度是這樣的,從來沒有考慮提高阻尼比。其實很多新能源公司它敢想敢幹,就是撞上了這個優點,但是他沒有算,我們傳統主機廠為什麼慢?我們考慮的太多,我們總是考慮它的鋼度不夠,模態不夠,所以會影響到它整車的性能,剛做不懂的他就沒事,他就是撞到了這些特點,他也沒事。但是我們也要知道這個特點。

長安公司特別跑到我那裡,他們講到這個電池,現在大家知道一公斤電池就跑一公里,這種電池每公斤跑一公里,你給我減減看,那玩意不減真的很難發展。但是他告訴我說,我們輕量化至少能夠對沖電池,因為電池一公斤跑一公里,我們如果能夠減一公斤,他能夠多跑一公里,這就叫對沖,成本對沖。所以新能源車對輕量化的要求更高,新能源車願意付出的成本,單位輕量化每公斤減重的成本可能會要高一些。

這就是鑒於剛才那四個特點,我們看到寶馬i3,賓士smart全是塑膠的。像這些塑膠的車頂,都是用的噴塗那個工藝做的,為什麼?是因為它的模態不要求那麼高,鋼度也不要求那麼高,所以它才會有一些複合材料生存的餘地。

這個更有意思了,這是紙做的,發動機罩蓋,因為溫度降低了我們就可以用紙做了,這是重量減輕30%,成本還減輕20%多。你看我們說LFT-D工藝,我們可以用鋁合金,可以用鋼板,各自的優缺點都在這兒,是一目了然的。

同樣的,像這樣的新工藝,能夠以塑代鋼,將來能夠做到很多的輕量化的方案。同樣像CKB8-10公斤,在我們傳統乘用車裡面是有很多方案的。當我們的模態不要那麼高的時候,我們就有了很多的機會,這個是寶馬做的那個M3、M4的跑車的,這個大家都知道的,就是有了機會,因為還是剛才我說的那幾個特點。

總之,我們說新能源車的一個特點,就是它會有一些新的特點,新的特點會帶來今後的3-5年就是材料科學的革命,工藝和材料科學的革命,革誰的命?革四大工藝的命。這樣的話,同樣給我們主機廠和我們供應商帶來新的挑戰,因為我們不太懂得設計,主機廠不懂得我們材料的特性,這就需要我們大家聯合起來一起來做,我們也不知道主機廠需要什麼?這個就是對我們的挑戰。但是商機就是,這些新能源車的特點會給我們帶來新材料、新工藝這些相關工業的一個大力的發展,希望我們能夠很好的去洞察這個汽車工業,也能夠趕上這個材料科學和工藝科學的變化,及時的跟進和創新,利用我們供應商自身優勢,來與市場共同發展。謝謝大家!

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提示:“本文根據發言整理,未經嘉賓審核!”如需轉載,請聯繫尤女士:15121021076

作者:蓋世汽車綜合

也是我們輕量化的一個方向和定義,是這麼定義的,合適的材料用在合適的地方,我們再加一個最低成本的材料,這就是我們將來的發展方向。從複合材料,純鋼材的及大家一起結合,就能做到像寶馬7這樣的典型案例。我覺得這是我們重點的發展方向。

必然涉及到成本問題,其實我們中國汽車工業在做輕量化的時候,還是在那邊,就是剛才像田總講的卡車這些,都是減成本的,可以這樣說。但是做到現在,我們已經超過A點了,超過A點以後成本是要增加的,這個很多主機廠的領導不能理解,他以為輕量化一定是減成本,不是的,輕量化會有成本的代價,可是我們的輕量化應該就做到這一段,低端車往這邊做,高端車往這邊做,這樣的話才符合我們所謂的成本跟輕量化的模型,才符合這個模型。再高端的車,像碳纖維這些用戶,我們就可以往這邊做,那成本就比較高的。我覺得這個模型是能夠說明問題的。

同時德國奧迪的成本模型我們也看到,它是跟里程有關係的,就是你越長節油越高,輕量化的成本相對越低,也跟燃油的價格還有能耗是有關係的,這些都是我們在做輕量化設計的時候,應該考慮的一些因素。

所以從3、4年前,其實2014年的時候李俊(音)博士就講了,節能的代價,他是統計出來的,在2014年的時候統計的,A級車節省0.1升油是要便宜230塊錢,這230塊錢可以做輕量化,節能還有別的辦法,我們可以做動力節能,也可以做電子電器節能。那用在哪些地方呢?需要主機廠去各方面平衡。

除了這些以外,我們知道材料的節約,還有油耗的節約,我們這些錢都是可以對沖或者補充在輕量化成本上的。更何況輕量化我們還有一些性能提升,這個性能提升其實就不是其他的,比方說電子電器就達不到這個效果,甚至連動力總成的提升也是很難的,而我們輕量化能夠做到這樣一個提升。

這樣的話,因為我們都是供應商,我們主要是講一些低成本的,這個前面我們已經講到,熱成型、熱輥壓能夠大幅度提升材料運用率,這也不是什麼新技術了,我只是講低成本的技術。還有剛才張小強張總講到的,當時我在長安的時候,負責要做這個,全中國到處找沒找到,能夠高壓鑄鋁,能夠做到厚壁3.0的,就是沒找到張小強,搞的我不得不放棄,這也是很可悲的事情,現在也有了。但是真的做到這樣的中國可能也不到兩三個。

更節約成本的,其實還有,就是這個LFT-D技術,我為什麼這樣說?如果這個材料是10塊錢,SMC是15、16塊,LFT-D大概17、18塊,因為用這個工藝它的成本大幅降低,這個工藝是可以推崇的,因為它的成本非常的低,當然設計上也需要技巧。這也是我在研究的一些內容。

還有一個很有意思的工藝,就是PHC工藝,大家知道,現在這個工藝是用在了新箱地板(音),後面我會講到。還有RIM,這個也是現在慢慢開始,為什麼呢?等會講到新能源車的時候,我會講到這些工藝的一些應用。我提這些東西是因為新能源車的特點會帶來工藝和材料的改變,這是行業發展的一個趨勢,這也是近幾年來,從歐洲來帶頭做的一個複合材料的工藝,像這些都是非常好的工藝技術,在後面會講到應用。

還有這個,這都是一些新的技術應用,也是應運而生,我們等會馬上說到,這些技術的對比不說了,因為這個也是從恒瑞那拿來的,等會他會講到。

這個就是我想給大家表白的一個重點,第一個變化,就是由於新能源車,大家知道新能源車現在公司特別多,然後就是市場的變化,市場什麼變化呢?市場的個性化,今天上午講到的個性化設計等等。將來的第一個趨勢,新能源車的第一個趨勢是什麼呢?就是你的產量不會再像一個月上萬台,長城一個月5、6萬台,這種估計不會有了。包括大眾最近報的純電動車,全生命週期的產量大概也就7萬輛,那7萬輛全生命週期,你想分到每年可能就是2萬輛,所以這是一個趨勢。

這個趨勢帶來什麼變化?我們傳統的一些工藝,我們叫四大工藝,主要是衝壓工藝,它最大的特點就是效率高,效率高的特點就是高產量,大規模批量化生產,但是這個市場的變化,不出兩三年,如果新能源車越來越上的時候,它全生命週期的產量會大幅度降低,這種情況下它的工藝可能就會改變。比如模壓工藝,可能就會被取代,因為它是要平衡的。我們20多年前在美國,當時是說3萬輛以上我們就考慮衝壓,3萬輛以下我們就要考慮注塑,2萬輛以下就考慮模壓,這個都是根據成本曲線來的,當你的量到一定的時候。所以這是第一個趨勢,我們看到現在的量大概也到不了1萬輛,1萬輛是最好的了。

第二個特點,這就是主機廠的問題了。最大的特點是什麼呢?因為我們傳統車一定要避頻,否則會有震動,開到某個時速段的時候,它會抖,這就是共振,就是你汽車的某個零件、某個部分跟這個發動機的頻率耦合了,這個發動機的頻率是多少呢?是22-26,而這個頻率剛剛好是我們設計的一個頻率,所以我們用金屬的原因是我們把鋼度做的很高,避開這個頻率,所以就會減振。很多主機廠在這個方面沒有注意,他們給我們供應商的性能安全,仍然是按照傳統車給我們的,甚至把金屬件性能測一測給我們,這樣就造成我們的成本和輕量化很難做。所以這也是一個我們要考慮的問題。

你看複合材料用在了波音7-7,它的MH聲音減掉了60%,這個都是它的阻尼效果。我們往往只會提升鋼度,我們從來沒有想過,或者我們是避頻,我們在設計的時候,站在主機廠的角度是這樣的,從來沒有考慮提高阻尼比。其實很多新能源公司它敢想敢幹,就是撞上了這個優點,但是他沒有算,我們傳統主機廠為什麼慢?我們考慮的太多,我們總是考慮它的鋼度不夠,模態不夠,所以會影響到它整車的性能,剛做不懂的他就沒事,他就是撞到了這些特點,他也沒事。但是我們也要知道這個特點。

長安公司特別跑到我那裡,他們講到這個電池,現在大家知道一公斤電池就跑一公里,這種電池每公斤跑一公里,你給我減減看,那玩意不減真的很難發展。但是他告訴我說,我們輕量化至少能夠對沖電池,因為電池一公斤跑一公里,我們如果能夠減一公斤,他能夠多跑一公里,這就叫對沖,成本對沖。所以新能源車對輕量化的要求更高,新能源車願意付出的成本,單位輕量化每公斤減重的成本可能會要高一些。

這就是鑒於剛才那四個特點,我們看到寶馬i3,賓士smart全是塑膠的。像這些塑膠的車頂,都是用的噴塗那個工藝做的,為什麼?是因為它的模態不要求那麼高,鋼度也不要求那麼高,所以它才會有一些複合材料生存的餘地。

這個更有意思了,這是紙做的,發動機罩蓋,因為溫度降低了我們就可以用紙做了,這是重量減輕30%,成本還減輕20%多。你看我們說LFT-D工藝,我們可以用鋁合金,可以用鋼板,各自的優缺點都在這兒,是一目了然的。

同樣的,像這樣的新工藝,能夠以塑代鋼,將來能夠做到很多的輕量化的方案。同樣像CKB8-10公斤,在我們傳統乘用車裡面是有很多方案的。當我們的模態不要那麼高的時候,我們就有了很多的機會,這個是寶馬做的那個M3、M4的跑車的,這個大家都知道的,就是有了機會,因為還是剛才我說的那幾個特點。

總之,我們說新能源車的一個特點,就是它會有一些新的特點,新的特點會帶來今後的3-5年就是材料科學的革命,工藝和材料科學的革命,革誰的命?革四大工藝的命。這樣的話,同樣給我們主機廠和我們供應商帶來新的挑戰,因為我們不太懂得設計,主機廠不懂得我們材料的特性,這就需要我們大家聯合起來一起來做,我們也不知道主機廠需要什麼?這個就是對我們的挑戰。但是商機就是,這些新能源車的特點會給我們帶來新材料、新工藝這些相關工業的一個大力的發展,希望我們能夠很好的去洞察這個汽車工業,也能夠趕上這個材料科學和工藝科學的變化,及時的跟進和創新,利用我們供應商自身優勢,來與市場共同發展。謝謝大家!

敬請關注蓋世汽車“第十屆全球汽車產業峰會”直播專題:

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