智能网联汽车展|在汽车轻量化的大环境下，选择节能环保的新材料
伴随车辆技术的不断发展，汽车轻量化正在逐渐变成了其核心发展规划。我国大力提倡研制的环保装饰材料，正慢慢取代传统结构材料。本文根据汽车轻量化的发展趋势及绿色环保的主要目标，采用文献调查与实践相结合的方法进行了汽车保险杠薄壁材料，以塑代钢材料的研究、对汽车轻量化用绿色环保材料及其他主要材料的现状与发展趋势作了分析与预测。
如今，人们对于车辆的综合性能给予更多关注。为了能回应国家的号召，现代车发展的趋势追求的是汽车轻量化。这不仅可以减少燃油的消耗和资源的节约，还可以降低尾气的排放，从而更好地保护环境。为达到汽车轻量化的效果，务必先从提升车辆材料研究着手，研发出低成本，高强度性能轻质汽车材料以节约能源和绿色环保。车辆技术的进步与汽车材料的研发紧密联系，设计出满足我国标准要求的节能新型建材在新能源汽车工业的发展中起着举足轻重的作用。相关研究指出，当汽车的整体净重降低10%时，其燃油需求量能够减少6%~8%，同时尾气的排放也会有所下降，此外，汽车的轻量化设计也增强了其加速性能，并提高车辆控制稳定性，噪音，振动各项整体性能。整车汽车轻量化为绿色环保提供了一条有效途径，针对有害气体进行治理，也就是整车VOC的治理，在现代社会中对绿色环保具有重要作用。目前，我国汽车轻量化新型材料产业得到了蓬勃的发展，与此同时也逐渐得到了汽车制造行业中的认可运用。智能网联汽车展了解到，汽车车身、底盘（含悬架系统）、发动机三大件约占一辆轿车总重量的65%以上。其中车身内、外覆盖件又占第一位，所以减轻车辆本身净重对于降低发动机功耗、减轻车辆总重量有双重效应。总结来说，为了实现汽车的汽车轻量化目标，我们需要从车身制造材料的角度出发，探索和研究低成本、低密度、高强度以及环保的轻质材料，例如塑料聚合物和陶瓷等。
智能网联汽车展了解到，塑料聚合物材料不仅能减轻整车质量而且还能绿色环保，是目前汽车上优选最多的非金属材料之一，其相关工艺较为成熟，塑料的使用十分普遍。塑料是一种密度相对较低的材料，因此其重量也相对较轻。此外，这种材料本身具有很高的强度性能、热稳定性和耐腐蚀性，与金属相比，其成本更为经济，当遭遇撞击时能完全吸收能量且加工工艺相对简单，作为汽车内饰材料使用更加美观舒适，对于整车安全性，舒适性以及外观均具有改善作用。文章重点阐述了汽车保险杠薄壁材料，以塑代钢材料，绿色环保材料等的开发情况。
智能网联汽车展了解到，塑料保险杠的生产主要依赖于注塑成型技术，而其主要使用的材料是经过改良的聚丙烯（PP）。欧美主机厂主要集中在安全系数的因素上，批量生产的保险杠壁厚通常在2.7~3mm之间，正朝着2.5mm的方向迈进。日系车塑料件重在关心降低燃油消耗量，以达到节约能源的目的，主机厂在设计之初往往将保险杠薄壁化处理，目前绝大部分保险杠壁厚都在2.2~2.5mm之间，经过多次的优化设计，部分制件的壁厚已经达到2mm,并且还呈现出逐渐减少的趋势。这主要是与材料供应商进行同步研发的，目前在研发阶段，车型的保险杠壁厚甚至可以达到1.8~2mm的范围。国内主机厂批量生产型保险杠壁厚大多在3mm上下，目前所知国产自主品牌汽车塑料件最薄处壁厚2.6mm。现实中主机厂对保险杠产品的需求一直在发生变化，从2003年到现在，人们对保险杠的需求，都是以低成本为主，壁厚要减薄到2~3mm、能够快速成型，在满足高强度的前提下达到轻量化等一些关键方面。
2.1 高流动性
壁厚减薄时熔体充模过程中所受阻力较大，而熔体冷却速度的提高也易造成充模不充分，表现为在同等物料的情况下，需较高压力才能使薄壁型腔内充满物料，因此物料的高流动性给制件加工带来了极大影响。高流动性物料，对注塑壁厚减薄物料加工过程中降低一些难度，如降低注射压力，成型温度及模具温度条件要求，而缺胶问题几乎不发生。
2.2 高模量
壁厚减薄将使制品刚度降低。汽车保险杠在喷涂之后对外观效果的要求，制约着在后部制作加强筋结构的设计。所以从综合性能角度出发，要使产品具有足够的强度，就必须对材料弯曲模量进行相应的加强，以确保产品达到高强度要求。
2.3 高韧性
汽车保险杠是一种被动安全件和安全防护装置，另外在车辆和行人碰撞事故中保险杠也能对行人起防护作用。所以传统的保险杠和薄壁保险杠均需要高韧性的材质。常用材料冲击强度来表征韧性，常规保险杠材料冲击强度通常要求大于35kJ·m2,更为苛刻的是大于40kJ·m2；薄壁化材料对冲击强度的要求降低，但一般也超过30kJ/m2。
薄壁保险杠采用的材料模量高，韧性好，熔指大。其中高模量用于满足制件变薄后刚性的需求，高韧性用于满足制件碰撞吸能及无脆片飞溅等需求。此外，当壁厚变薄时，对材料加工性能势必提出更高的要求，为此高熔指就成了必要条件。当前，我国自主品牌已有保险杠薄壁化的运用实践，部分车型进行了批量生产，但是基本壁厚多处于2.5mm级。在应用成熟及轻量化趋势驱动下，部分型号会向壁厚2.2mm及以上发展，给PP基料升级及改性技术带来更大挑战，例如，使用综合性能较好PP,弹性体和复配型高强度填充体系等。
文章来源：蚂蚁商服通C