汽车轻量化3.0时代——塑料的逆袭
一场鸡与卡罗拉的碰撞又引起了业内关于汽车安全的评论。愤慨的人们不少，“XX车就是脆啊”、“这事儿总不能又跟吸能扯上关系吧”、“还是我大XX品牌的车安全”（此处省略3000字）。理性的也大有人在，被公鸡撞破的地方仅仅是汽车的覆盖件，也就是外层表皮，这个地方一不涉及承重二不需要吸能，反而为了保护碰撞中行人的安全还需要做一些“软性”处理。当然，车云菌的这篇文章不是来讨论车脆不脆、车身板件薄不薄滴，而是为了写一写这件事情中的“受害者”，被撞破的那一块塑料。http://www.cheyun.com/sites/files/baidueditor/12373_beb2907e4385d75d61eb1ae0e9ab44b4.jpg
宝马i3上碳纤维复合塑料制成的车身骨架轻量化的三代传人
轻量化的概念想必大家已经不再陌生了。在轻量化的实现途径之中，除了优化结构与工艺设计之外，剩下就大多围绕在材料选取之上。轻量化的前提是无损于安全性能，因而高强度钢、铝合金率先成为入幕之宾。而后，同样具有较高比强度的碳纤维与镁合金等轻质材料也慢慢进入人们的视线，然而短期内依然居高不下的成本却又让这些材料无法大量地被使用。如今推出了大量使用碳纤维的大规模量产车的，仅有宝马一家，镁合金的用途也被局限在轮毂和发动机上。
在安全与成本的两把大刀之下，汽车制造商们也慢慢学会了另辟蹊径。在车身结构中，固然有需要高强度以保证乘员安全的结构件，比如说组成驾驶舱的车身骨架，但也存在对强度要求并不高的结构件，比如说车身外部覆盖件，也就是汽车的外部蒙皮。当强度并不是首要考虑要素时，在轻量化的时候，就完全可以走与铝合金之流相反的路线——足够轻。
塑料就是在这个时候走入汽车制造商和供应商的视线。成立于1947年的Plastic Omnium（全耐塑料）是一家法国家族企业。当塑料在汽车中的应用比例越来越大时，全耐塑料也进入了这个行业，并开始了自己的研发之路。目前全耐塑料的客户已经遍布全球，诸如宝马、捷豹路虎、标致等等。 塑料的比重一般在0.9-1.5之间，而金属材料中，钢为7.6，铝为2.7，纤维增强的复合材料，如i3和i8上使用的CFRP之类，其比重基本也在2.0之下。因此，虽然在强度上不如碳纤维、金属材料，但是从比重上来说，塑料在轻量化的效果上反而是最好的。全耐塑料为路虎生产的尾门，就将其重量减轻了30%。攻守皆宜，进退自如
塑料在汽车上的应用日趋广泛，调查数据显示，目前发达国家的汽车塑料用量平均占汽车总重的10%-20%，已经不再局限于内、外装饰件、车身覆盖件，开始向车身结构件发展，像保险杠、发动机罩、行李箱盖、顶盖、翼子板、车门内护板和某些车身骨架构件等。
http://www.cheyun.com/sites/files/baidueditor/8335494bfd3bd517681ddc91bed9287a.jpg
汽车上可以用到塑料的地方
如果塑料只是足够轻的话，那么绝对无法成为这些零部件的材料。就拿车身覆盖件来说，必须要保证车身外部的空气动力学造型既能够为外貌协会接受又要把风阻系数尽可能降低，进一步降低燃烧消耗和提高车辆的操控稳定性。
从塑料的材料本身来说，成型简单，对于形状复杂的零部件来说，可以简化加工过程，尤其是对于车身外部造型而言。比如为了降低车身阻力，设计师在车身设计时，会在车身侧面增加一些空气通过孔引导气流，。如果使用金属材料，那么成型会非常困难，加工过程复杂，精度也难以保证；而塑料制件采用的是注射成型的方式，因此不论形状多么复杂，都可以一次成型，并且精度高。
http://www.cheyun.com/sites/files/baidueditor/6094cee52fc143fc5bd52faa281d2556.jpg
形状复杂的车身外部覆盖件
塑料虽然比重小，本身强度也不高，但是塑料制品的优势在于弹性高。在受到冲击时，塑料制品会发生弹性变形，能够吸收大量的冲击能量。现在汽车的内饰件基本都是选用塑料就是为了增强缓冲作用保护驾驶舱的乘员。弹性高的另外一个好处是可以吸收和降低车辆的振动，也能够提高舒适性。另外，塑料的耐腐蚀性也要远远大于钢材，即便表层漆面受损，也不会出现腐蚀现象。
而塑料之所以受到如此青睐的最重要的原因，就是可塑性强。塑料能够与其他材料形成复合材料，并且可以根据组成成分不同添加不同的填料和增塑剂等成分来改变材料的部分性能，比如强度和耐热性等，以适应车身不同部件的不同要求。http://www.cheyun.com/sites/files/baidueditor/b875c414747c8127d4e336535a79947c.jpg
全耐塑料外饰部总裁Eric Auenpy
全耐塑料外饰部总裁Eric Auenpy颇有心得：“碳纤维目前的成本很高，而且至少在未来十年内碳纤维的成本不会降到量产可以接受的价格，所以我们一般会将碳纤维与塑料进行合成组成复合材料，并通过调整复合材料中碳纤维的比例来控制材料的性能和成本。”
全耐塑料所采用的塑料为热塑性塑料，这种塑料脆性较小，在受到撞击有小范围变形时还可以修复，与比较脆的碳纤维形成互补，比如宝马i系列的两款产品在碳纤维之外就有一层塑料的保护层。
每一个汽车制造商背后都有无数个默默无闻的供应商 每个成功的男人背后都有一个女人，而每个不成功的男人背后，有两个。而对于一家汽车制造商来说，要想成功，其背后必定站立着不止一个的供应商，尤其是在现在这个造车2.0时代。有实力的供应商们不仅仅是承接制造商的采购单，也会在新技术、材料的研发中进行大量的投入，从零部件供应商升级为了技术供应商。 对于全耐塑料来说，即便是同一个客户，不同的车型在造型设计和技术指标上均不相同。因此，在车型开发的上游阶段，他们就会开始介入整车厂的工作当中。
“我们大部分的开发工作是和整车厂一起做的，在开发的上游阶段就会介入，因为整车厂会有不同的要求，包括整个零件的造型、选材和轻量化的需求，我们会和整车厂一起制定方案以便更快地开发项目，同时还能够用比较低廉的成本来完成这个项目。”Eric Auzepy介绍到。
为了提高竞争力，全耐塑料每年都会拿出销售收入的5%用于研发，包括技术、工艺方法的创新和新产品开发，而且在中国，用于研发的比例是10%。
在今年的北京车展上，全耐塑料是参展商之一。全耐塑料目前的产品涉及到前后保险杠、翼子板、尾门以及油箱和排放系统，主要有三个研发方向：轻量化、安全和清洁技术。在安全方面，有安置在前后保险杠内的碳纤维防撞梁，而清洁技术主要是针对燃油存储和排放系统，如无渗漏油箱和SCR（选择性催化还原）技术。
在全耐塑料集团下有一个进行环保废物处理和回收的子公司，其中有一项业务就是针对汽车用塑料的回收再利用。比如，宝马碳纤维生产后的边角料就会回收再作为原料使用，而标致208上则使用了可回收利用的前保险杠。
自2006年进入中国，全耐塑料目前已经与上汽、北汽等成立合资公司，去年在中国已有工厂19家，并计划在今年扩大到24家。在全球范围内，截止到2013年，全耐塑料共有110家工厂，22个研发中心，遍布29个国家。
车云小结：在时尚界，粉色是设计师们的宠儿，经常作为流行元素出现在各季时装周的舞台。然而，粉色却如同以色侍君的美人，色衰则爱驰，最怕的就是过季。而沉稳的黑色，虽不能让人眼前一亮，却能让设计师们画出永不过时的版式，就是在于其可塑性。同样的，复合材料已经成为汽车用材的趋势，可塑性强的塑料或许也将成为汽车界一抹不会暗淡的亮色。
（文章来源：车云网）
页:
[1]