汽车轻量化的概念最初源于赛车运动,车身更轻,可以使汽车实现更好的操控性,同时也有助于提高燃油经济性。在保证汽车强度和安全性的前提下,尽可能地减轻整车重量就必不可少地需要应用到多种复合材料。麦纳纳不仅通过这些复合材料减轻重量、提高强度,更高的目标是从价格相对高昂的利基市场出发,开发出一款面向普通大众的轻量化汽车。
由美国能源部出资赞助,福特汽车公司和麦格纳正合作进行聚焦“轻量化概念”的研究项目,打造一款超轻量汽车(MMLV)。该项目包含工程设计、样车制造和新型铝合金材料测试及验证等内容,研究如何广泛利用先进的高强度轻型材料,从而实现环境和燃油经济效益。
汽车轻量化≠材料轻量化
麦格纳将一辆量产的福特蒙迪欧(Ford Fusion)完全拆解,以研究哪些部件可以使用更轻量的材料替代。在整个项目开发过程中,着重关注两点:一是多样化复合材料的应用,二是强调使用可以实现量产的技术。
来自麦格纳的工程师表示,最终使用了铝/钢比例为60/40的材料制造白车身,这一比例是经过细致的成本分析得出的。他强调,如果一味追求减重,工程师大可以提高铝合金比重,甚至使用镁/钛合金,但如此一来,成本将极其昂贵,也就不具备普遍适用性。而60/40这一比例保证了成本效益,实现了成本、车重、强度及碰撞表现的良好平衡。
创新:具备商业化前景的发明
在实际生产中,材料之间的焊接是一大挑战。若焊接流程太过复杂,那么它仍将丧失量产的可能。在这个项目中,我们使用了自冲铆接技术连接钢和铝,可以全部通过机器人完成。整车上有近120个焊接处,焊接点都经过防电化学腐蚀处理,同时优化了强度。
麦格纳和福特合作,基于福特蒙迪欧开发的概念车最终实现减重达近300千克,较基本型蒙迪欧重量降低近23.8%,几乎同C/D级的福特嘉年华重量相当。此外,在这款概念车上应用的高压铝铸等技术已经具备量产能力。