材料竞争与全球汽车工程

汽车工业一直在发生深刻的变化，这是几年前由日本的出口攻势引起的。在这期间由于两个发展趋势：一是用户的个性化要求；二是越来越多的关注环境友好使对汽车成本的讨论更加突出。这两个发展趋势直接影响汽车的发展。

更多的汽车个性化意味着更多的车型或每个车型的较少汽车数量。为低成本制造这些个性化车型，在未来有必要使每个组件有更多的模块化结构，这涉及材料和制造方法。要将设计从一个大批量车型转向一个小批量车型和一些专门的要求上。为此要采用混合结构和尽可能柔性的、低成本制造方法^[2]。

汽车工业的国际定位和在多个制造地点分配产量要求灵活的、适应地区的材料方案和制造方案。新材料的认可特别取决于不受限制的可供使用性、成熟和工艺安全的制造技术以及可自由选择的制造地点。

在环境友好方面目前主要是讨论CO₂和气候变暖问题以及对汽车排放的限制，进一步使用轻结构车身、动力装置、底盘以及新的动力装置方案。与轻结构相配合的材料，即具有“功能强的材料（Smart materials）”具有很大的潜力。利用它可优化零件在任何工作状态的性能。

未来汽车用材料的重点分布如图9.3-1所示^[1]。

用模块化制造的混合结构可再次进一步满足轻结构要求，但人们很快看到模块化的困难。

在不同性能和特性的不同材料相互连接在一起的位置，当前一般都放弃采用强热的连接方法。

因此，开发新的、有效的连接方法在改变先前定出的连接目标时具有重大的作用。

仿真计算也是这样，只有通过开发有效的仿真计算模型和得到材料的重要性能时才能可靠地反映所设计的零件的抗冲击性、寿命和零件的合理制造。这是快速、低成本、有效开发汽车和生产的基本前提。

与混合结构相连的困难在于这种混合结构的经济性上的再循环性。同样重要的是在以后清除废旧汽车时力争按材料闭式循环处理，如开发新的再循环技术就要在开始开发汽车时着手进行。(www.xing528.com)

图9.3-1 汽车制造中材料和结构可能的演变

设计者的视野不只关注一些组件、部件，更多地要关注整个汽车。

各个材料组和材料系列之间的竞争将明显剧烈，但目前实际上还不能彼此结合和联合。

各学科内部的材料专家、设计者、制造专家、规划者的通力合作是成功的关键。

同时，通过竞争可以较快地发现新的、低成本的轻结构并转化。这是保证未来汽车发展的动力。

参考文献