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汽车轻量化三大实施途径分析【图】

汽车轻量化游志高 2015-08-27 05:57 来源：智研咨询

汽车轻量化技术可以分为：结构优化设计、轻量化材料的应用和先进制造工艺等3个主要方面。其中，结构优化设计方面包括：汽车结构的尺寸优化、形状优化、拓扑优化和多学科设计优化；轻量化材料的应用方面包括：高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料等；先进制造工艺方面包括：液压成型和激光焊接等。

一、结构优化设计

结构优化的主要任务是在满足工艺要求的前提下进行结构形状和尺寸设计，主要包括尺寸优化、形状优化、拓扑优化和多学科设计优化。

结构优化设计方法对比

二、轻量化材料的应用

除结构优化设计外，轻量化材料的开发和应用是当前汽车轻量化技术另一主要研究方向。在轻量化材料的使用方面，用高强度钢和铝、镁合金替代普通钢来制造汽车主要承载构件已成为一个发展趋势。此外，塑料、复合材料、精细陶瓷也被应用到汽车结构中。

轻量化材料性能及应用对比

常见轻量化材料相对于低碳钢的减重效果

材料	较低碳钢可减轻质量
高强钢	15%-25%
玻璃纤维复合材料	25%-35%
铝	40%-50%
镁	55%-60%
碳纤维复合材料	55%-60%

三、先进生产工艺

智研咨询发布的《2015-2020年中国机器视觉产业运行态势及投资方向研究报告》指出：在使用轻量化材料和结构优化设计的同时，汽车制造工艺也得到了快速发展，其中液压成型、激光焊接等先进工艺得到了广泛应用，并成为汽车轻量化技术的重要部分。

液压成型技术。德国于20 世纪70 年代末期率先开始对管材液压成型技术进行基础性研究，并于90 年代初率先采用管材液压成型技术制造汽车构件，该技术因1994 年的“ULSAB”计划的开展而得到快速发展。与传统的冲压-焊接工艺相比，液压成型技术可降低11%的零件成本、14%的设备成本、并能减轻7.3%的质量，目前，已有超过50%的汽车底盘装配有液压成型产品。

激光焊接技术。20 世纪60 年代，以高能量密度的激光为热源的精密焊接技术发展起来。其应用包括汽车零件的激光焊接、板材的激光焊接、车身激光焊接，激光焊接已成为汽车制造生产中最主要的焊接方法之一。

先进制造工业对比