汽車輕量化的前景？有可能的方式？在國內是鋁的大量使用還是其他材料使這一問題得到實現呢

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利益相關：研究生課題是複合材料，現在在整車廠。

汽車輕量化應該是勢在必行，其他答主也提到了，主要是油耗的問題，法規非常嚴格。輕量化除了能直接通過降低汽車的牽引力來降低油耗之外；同樣也是降低滾阻，提高能量效率的必然要求。（我國國產車和日本豐田的量產車滾動阻力係數相差能達到幾十倍。想要降低滾阻，辦法之一是提高輪胎的硬度，而提高輪胎硬度又影響乘坐舒適性，所以必須通過輕量化來彌補）（即使不考慮油耗，對純電動車而言，輕量化也能增加續航里程）

我看的一份資料里提到「根據2012年歐洲車身會議方統計，79%和69%的調查者認為鋁合金和纖維增強塑料應用會增長」，基本上參加的關於汽車油耗，輕量化的講座，一般也都會提到鋁合金和複合材料，應該就是以這兩種材料為方向，至於哪種佔優勢，就看到時候誰的成本更低。

國內車廠，至少在量產車型里，沒有聽說過大量用鋁合金和複合材料的，成本太高。

車廠對重量的控制是這樣的：在最初設計階段，會有整車重量指標，然後給各個系統，子系統，零部件一級一級的分配指標，最終達到目標重量。（不過過程管控不好的車廠，就會超出目標重量）

答主龍陽給的鏈接「汽車巨頭青睞哪種輕量化材料」基本和我道聽途說的消息相吻合。

輕量化在歐洲幾乎可以認為是法律要求，有一個歐盟委員會的文件「Target 2020」，要求了在2020年歐洲市場的汽車准入排放標準。要達到比較低的排放標準，有幾條路：使用其他能源，比如電動，氣動，混動；改進發動機；改進燃油；汽車輕量化等。輕量化是相對容易實現的方式。

目前的輕量化，主要是用的是碳纖維和鋁合金。碳纖維成本極高，一般用於高檔車，新寶馬7系，各種超跑，等等。鋁合金成本相對較低，但是仍比目前高強鋼成本高，其中有材料成本，有生產成本，均高。隨著技術進步，生產規模化、擴大化，以及生產效率提高，鋁合金部件生產成本有十分大的下降空間。

請注意，國內目前沒有法規嚴格限制，輕量化並不是一個迫在眉睫的問題，但是隨著將來歐洲標準提高，市場准入提高，很快也將是車場面臨的大問題。鋁合金是國內（我知道的）比較被廣泛接受的方案。

如果車身覆蓋件使用塑料，可以降低重量

不管是國內還是國外，輕量化是汽車企業必須考慮的問題，這已經是硬性要求，因為有環保指標在那卡著。

要實現輕量化，一個是材料，一個是設計。設計這塊不懂，就說說材料吧。輕量化材料還是蠻多的。碳纖維、鋁合金、鎂合金、高強鋼、工程塑料。也不能說，哪種材料最好。各家企業實現輕量化的方式也不太一樣。像寶馬，就熱衷碳纖維。福特就搞鋁合金，等等。

國內的話，非關鍵部位也在做，關鍵部位呢在嘗試，不過還是國外走在前頭。

參考資料：且看汽車巨頭青睞何種輕量化新材料

輕質材料戰爭：讓你的車更省油，更環保

其實材料輕量化是汽車輕量化手段中的一種，而鋁合金材料也只是材料輕量化應用的一種，因為成本相對於碳纖維沒有那麼高，而且很有宣傳點，只要是用到鋁合金材料的車型在宣傳的時候都願意為自己打上「全鋁車身」或者「鋁合金架構」等名詞。但這並不是常見手段，而高強鋼和熱成型鋼是材料輕量化中運用很多的方法。

睡覺了，明天繼續回答。

第一點，先來看看輕量化的前景

汽車行業始終是以市場和法律法規為導向的，這幾點會嚴重影響到汽車廠的生產理念。

根據國務院2012年公布的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012—2020年)》提出的目標，到2015年，當年生產的乘用車平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，節能型乘用車燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，這一數據分別降低至5.0升/百公里和至4.5升/百公里以下。

現在普遍的認識是汽油乘用車減重 15%可以相應的減少5%的油耗。柴油乘用車可以相應地減少6%的油耗。而且不僅是汽油車或柴油車，對電動車也普遍能降低9%左右的電能消耗。

當然，汽車輕量化還會帶來操控性能上的提升，但現階段來說這不是廠家的主要目的，說白了，輕量化的目的就是為了解決油耗問題，而且這是迫在眉睫的。

第二點，實現輕量化可能的方式

1）材料替代

先進高強鋼、鎂鋁合金鋼、複合材料是常用的集中類型。

先進高強鋼不僅僅是指熱成型鋼，比如DP鋼、CP鋼、TRIP鋼、M鋼在汽車上都有運用。現在來說分為液壓成型技術（適用於強度在1000MPa以下的高強度鋼）和熱成型技術（適用於要求強度更高的馬氏體鋼結構中）兩類；

（當然了，採用先進高強鋼不僅能夠達到輕量化要求，也會提高車身強度）

以邁銳寶XL車架為例

鎂鋁合金鋼材料的使用越來越廣泛，比如CT-6、A8、Model S等都已經採用了全鋁車身，所以從技術層面來說，這是完全滿足汽車功能、結構、安全需求的。現在來說，汽車發動機缸體缸蓋、變速箱、車輪、散熱器等是使用比較集中的部件。

但是要注意的是，並不是全鋁的就最好，比如發動機的缸體缸蓋，這兩者的鋁合金使用率就不相同，前者相對來說就要少一點。而且，並不一定採用全鋁材料，由於鋁的摩擦係數比鑄鐵大，為了避免鋁製材料之間的摩擦（鋁製活塞與氣缸壁），有時候氣缸壁會採用鑄鐵材料。

複合材料主要指的是碳纖維複合材料。比如說在2016天津國際客車、公交車及零部件展覽會上我們就可以看到山東泰汽生產的一款新型的高強度碳纖維複合材料全車身客車。

（當時看到還是很欣慰的，只可惜技術是韓國的。。。。）

2）結構優化

結構優化簡單來說就是做到滿足模態、剛度和碰撞安全等多項性能要求下減少不必要的構件，減輕車重。上面已經有人回答了，這個就不多說了。

3）先進位造工藝

先進位造工藝主要指的兩個方面：

a）材料導致加工方法改變

這個比如上面所說的液壓成型技術、熱成型技術就屬於這一方面；

b）車身焊接、塗膠等工藝改變

比如採用合理化焊點、利用激光焊減重、摩擦焊、合理化塗膠或改善膠水質量等。

比如下圖

德國著名的挂車製造商施米茨在英國推出了全新Cargobull輕量化挂車，該車地板採用了摩擦焊技術。

官方的說法是：這新款挂車採用了MF6多功能地板，這種地板是由厚鋁板擠壓摩擦焊接到一起的，強度更高並且比傳統鋁合金地板減重5%。

第三點，國內的輕量化狀況

a）相比於國外，國內汽車在輕量化技術上有比較大的差距，基本沒有形成規模。

例如高端鋁合金使用比例比國際先進水平低一半，鎂合金使用則差距更大。目前，北美每輛汽車鎂合金的使用量平均為 3.5 千克，歐洲先進水平則能達到 14 千克，而國產汽車每輛僅 1.5 千克。

b）主要還是集中在豪華車型中，普通民用級別的使用率比較低。

c）MPV、SUV等鋁合金使用量大於轎車。

以下圖為例

最後，我的理解是，汽車輕量化是可以採用多方技術的，但技術的革新、更強的優化效果在短時間內是很難實現的，相較來說，現階段材料替代應該是效果最好的。

從目前主機廠的輕量化方向來看，主要兩個方面：

1、鋁車身。代表車型：捷豹XF、凱迪拉克CT6，其他有部分主機厂部分車身用鋁件代替普通鋼件

2、簡配。具體不說了，以免招黑

說實話，材料使用不充分才是問題。不考慮車內空間分隔問題的話，類似防滾架式的鋼管桁架車身既能提高各向剛度，又能減輕很多質量，配合應力蒙皮還能極大提高抗扭剛度，然而這種車身生產難度比衝壓焊接要大很多。

輕量化是手段，減重是方式，油耗、操控、動力的提升才是目的，減重的辦法有兩種，一個是新材料的應用，除了鋁以外還有工程塑料（高分子材料，千萬不要小瞧），另一個就是車身結構的優化。新材料的應用要考慮到材料的成本，結構優化同樣要考慮工藝的成本，所以輕量化的過程是循序漸進的，不是一蹴而就的。目前全鋁車身要考慮到各種成本，包括生產製造，也包括售後維修，畢竟全鋁只能換沒法修，所以非豪華車目前很多都是在結構優化上下功夫，這方面美國佬比較領先，畢竟人家計算機模擬技術牛逼，前幾天看到另一個答主的回答，可以參考一下邁銳寶XL這輛車。正好看到另一個問題，裡面的有答主回答的不錯，我搬過來，其餘內容大家自己去找吧https://www.zhihu.com/question/41788949

最近，我們公司的微信公眾號正在推送一個輕量化的系列，為了理論結合實踐，其中的第五期我們請來了一台邁銳寶XL，作為這個系列裡唯一脫離紙上談兵的一期，寫的也是非常精彩，在知乎上順便與大家分享了，以下為正文：
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標題：【諾諾說輕量化
· 五】——舉個栗子撰稿：KIM_JOY

口說無憑沒本事，舞刀弄槍真架勢，用了四期的內容一直在紙上談兵，這不是諾諾的風格。說了那麼多有關輕量化的內容，勢必要放一點猛料出來了，這期就讓我們看看，輕量化在一台具體的車上究竟是如何實現的。

首先，非常感謝雪佛蘭品牌為我們提供了一台教具，這是一台剛剛上市的邁銳寶XL，也可以叫做第九代邁銳寶。在外形尺寸變得更大的情況下，它比上一代輕了整整120kg，很明顯，在輕量化設計上這自然是大有文章的。

緊接著上期的內容，我們同樣按照材料、工藝和結構三個方面來給大家解讀，這台邁銳寶XL上是如何實現120kg的驚人瘦身的。

輕量化材料

首先，大規模的鋁材在這台車上的使用，尤其是在底盤件上，這對減輕簧下質量起到了重要作用，也符合邁銳寶XL主打操控的定位。其中，後輪下擺臂其實是用鋼板衝壓成形，然後使用了達克羅表面處理，據說騙倒了大片的汽車媒體(*^__^*) 嘻嘻……

前輪橫向穩定桿拉杆兩端的連接頭使用了工程塑料，中間部分則為金屬，這就是物盡其用的一種細節體現。

後輪橫向穩定桿拉杆由於比較短，這個零件對壓桿穩定性的要求比較低，就整體用工程塑料做了。大家不要小看工程塑料，越來越多的汽車零件上金屬將被工程塑料取代，甚至軸承、齒輪和殼體，因為他們的綜合性能已經可以逐漸超過了一般的金屬。

邁銳寶XL的引擎蓋也是用鋁材質做的，比上一代產品輕了2.5kg，別小看這個重量，120kg就是這樣聚沙成塔而來的。而且，在車頭減輕2.5kg意味著軸荷會向後軸轉移0.1%，這能幫助一台前驅車更加接近50:50的操控黃金配重。

我們還特地研究了一下，為啥邁銳寶XL的引擎蓋撐桿用了簡陋的手支撐桿？發現這引擎蓋實在是輕，輕到可以用一個小拇指拎著，完全沒有使用氣動撐桿的必要，這麼想想，又額外減了一份車頭的重量。

後防撞鋼樑，哦不！後防撞梁也是鋁製的。

輕量化工藝

接著說工藝，這台車的車頂接縫採用了激光焊接，增加的連接長度可以提高車身的扭轉剛度，而且再也不用黑色的膠條遮羞了。試想一下，假如是一輛白車，必須頭頂兩根黑線出門是一種什麼樣的感受？

後備箱蓋的拼接處也使用了激光釺焊，和德系的主流工藝站到了一條隊伍里。其實汽車造型設計師們也是討厭惡俗的大鍍鉻條的，無奈以前不上激光焊設備，設計方案只能被斃掉。

傳說中的LASD液態隔音墊，阻尼材料用機械手噴塗的方式附著在車身上，起到消震的作用。凱迪拉克CT6上也用這個技術，比起傳統的瀝青阻尼墊會更輕，但是NVH水平卻更好。

輕量化結構

說到結構，邁銳寶XL全身上下都在貫徹著一項輕量化的藝術——打孔，就是藉助CAE軟體在設計的時候去掉那些不起作用反而累贅的材料。

引擎蓋上有12個孔，我們大致算了一下，這些去除的金屬部分大約可以減重60多克。

後下擺臂和後縱臂上的減重孔就是結合了計算機模擬和加工工藝性最終設計出來的。

前驅車的前軸工況更複雜一些，可能是為了可靠性，前輪的下擺臂依然是使用鐵質的，但這並不影響工程師們在上面挖減重孔。

挖孔挖到了前懸彈簧的固定支座上去了，雖然省一份材料，但是要多一道工序，減料但費工，成本的算盤必須打的精才行。

在汽車劇烈碰撞時能夠向車身後部傳遞衝擊力的車底「雪橇板」長的非常規整，對於工程師來說，這是一個打孔的好地方。最上面的孔明顯小一號，說明這些孔不是隨隨便便打的，按照我的理解，最小的這個孔應該是來化解應力集中的。

發動機機腳上布滿了肋，每一條肋的存在都是被設計出來去完成力學使命的，懂行的朋友看到肋結構就大概看懂這個機腳的受力條件了。

底部另一個固定變速箱的機腳也長得也很別緻，「機械的結構美源自極致的功能性」這句話還是非常精闢的。

這台車的後備箱也非常深，把頭往裡探的時候可以看到，後排座椅後方的這根結構樑上也打足了減重孔，這根梁是三廂車（大溜背除外）和兩廂車在車身結構上的最大的區別，兩廂車因為少了這根梁，車身可能要比三廂版還重。當然，還有這兩顆裸露的BOSE牌「雙峰「形象不太好，據說通用在研發前期做了調研，決定不在此處加內板，這脫掉的內衣也算給輕量化做貢獻了。

輕量化配件

最後再外加一條配件的輕量化，輕量化的工作不光是主機廠自己做，有時候供應商給力（被主機廠逼的）也能幫整車減下些重量，恰好邁銳寶XL上也發現了幾個例子。

邁銳寶XL的前排座椅後部有一個內凹的結構，這樣更好地解放了後排的腿部空間，但同時，新的真皮座椅由於採用了更輕的框架材料和新的結構設計，整套座椅模塊相比老款足足輕了18.4kg，讓辛辛苦苦減重幾十克的「打孔工程師」情何以堪。

邁銳寶XL採用了半開式全景天窗，集成在天窗總成上的這根橫樑對於減輕車身重量也發揮了作用，其原理和上面提到的後排座椅橫樑類似。如果少了它，那就要需要在車身其他地方把剛度找回來，反而會更重。「少了不一定輕」這個邏輯在輕量化中並不少見，還有個典型的例子就是無框車門。

邁銳寶XL的搖窗機總成也比上一代輕了1.9kg，上一代是兩個鈑金支架固定的，現在換成了一個工程塑料支架就完成了固定，整套總成足足減輕了34%，這很大程度上得益於通用近些年推行的總成模塊化的配件設計導向。

以上，就是我們在一台車上採集到的輕量化內容，其實這些並不是全部，還有更多看的到的和看不到的設計細節，無法一一足全，白車身上48kg的減重大多數都秀不出來。還有就是，再說下去我怕通用會來告我或者聘我O(∩_∩)O

至於這台車開起來怎麼樣，我也只能簡單點一下，高速是B級車，操控如A級車。更多的體會建議大家親自去試駕了解，相信大家對輕量化的意義會有更深刻的理解的。

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最後正面回答題主提出的問題：
最輕的中級車竟然是一台美國車，你們怎麼看？

1、輕量化是全球汽車製造企業今後的技術趨勢，美國也不例外，其背後都是能源問題。

2、一家老牌汽車企業擁有豐厚的技術儲備，所以沒必要對美國車企有所偏見，當年福特GT40怎麼虐的法拉利大家懂的。

3、一台車輕量化做到什麼程度，很大程度上取決於設計導向，也就是說一款產品在提設計目標的時候，是否對其重量有了非常詳細的要求。

4、要求提的對，輕量化的工作才有可執行性，不當的要求會導致研發期間各個部門打架打的非常厲害，還不解決問題。

5、要說這次邁銳寶XL的輕量化工作做的如何，我覺得中肯的回答是，它確實做到了主流偏上的水平，而帕薩特B8在上了MQB之後也是可以擠入輕量化一線陣營的。

6、最後，我們希望越來越多的車主能理解輕量化的價值意義，不要再被車重安全這種無腦的結論所迷惑了。輕量化本身，就是建立在安全性能不變或者更優的前提下，減配的行為統統不是輕量化。

7、我對一台美國車在輕量化上那麼使勁，只能表示：大家準備好迎接新的時代趨勢吧！不必等著時間來檢驗一切。

新材料的使用的確會使汽車邁向更輕更強。鋁合金，鎂合金，碳纖維材料。還想補充的還有新的技術，比如3d列印（分散零件的一體化）

但是輕量化帶來的是高速下的震動和噪音問題，題外話。

汽車輕量化大家都只看到小轎車，真正的大頭是客車和貨車，目前客車全鋁車身，美鋁已經研究很久了。而在貨車輕量化中，貨箱，貨罐全鋁應用，加鋁，美鋁全鋁已經很成熟了，而國內這一塊也已經投入市場了，只是目前價格比較貴。

未來汽車的輕量化材料不一定是鋁合金。以下所說的是目前已經量產的。

受到鋁本身的特性，鋁基合金在目前的強度很難超過700兆帕(不要說啥實驗室里的，我本身就在讀金屬材料的研究生)，那些性能優異的鋁合金太貴，加工貴(必經過鍛造)，所以就不說明了。

先說說優點吧，優秀的塑性，屈服強度很容易到460兆帕以上，良好的抗蝕。最重要的，密度低(2.7克/立方厘米附近浮動)。適合大多數加工方法。

當然，缺點也是一堆，對熔焊及壓焊這種連接方式有很高的要求(目前鋁合金最好的熔焊方式是MIG-激光複合焊，以及另一種焊接方式擴散焊)，現在鋁合金的車子基本是鉚接。用激光焊鋁合金就算了(厚板還行，薄板就不行了)。由於鋁本身優秀的導熱性能導致低熱輸入的焊接很難實現，搞不好就是大變形，晶粒粗大，氧化鋁夾雜，然後氮在一滲入。恩，報廢。鉚接勢必要用大量的搭接，及穿孔導致性能降低(雖然點焊差不多)。至於點焊，鋁合金的電阻比鋼低了太多太多。

另一個隱形缺陷就是熔點及鋁的化學活潑。這兩點在目前的新能源汽車上難有大作為，一般的鋁合金在200度時，屈服強度僅有20度時的一半(我看到的鋁合金高溫拉伸基本如此)。而且長時間處在400度的溫度下直接自燃(看看馬島的英國戰艦)。假如新能源汽車遇到車禍導致電池起火，那鋁合金就gg。至於為啥汽油機能用鋁合金做，那是氣缸不使用鋼做的缸套就是用電火花加工在內壁形成一層氧化鋁陶瓷，後面還有冷卻系統，而且排氣孔及連接用的是鑄鐵。

再就是高分子材料，我不懂，恩，跳過。歡迎補充。

鋼，很好的一種材料，以前鋼對於鋁合金最大的劣勢在於密度，鋼的密度在7.8克/立方厘米附近，比鋁合金高出了太多。在過去，超高強度鋼的冶煉加工太貴。當然，現在依舊如此。隨著全新一級的熱衝壓鋼屈服強度的提升，可到2400兆帕。常溫下衝壓，也提升到1200兆帕。這時，鋁合金的低密度優勢基本沒了。依仗著對原先工藝強大的兼容性(那是當然，用了那麼長的時間)。

這也帶來另一些問題，一個是腐蝕，另一個是缺口敏感性。還有些其餘小問題，韌性低，低周疲勞差等。汽車的使用年限在十年，在如此長的時間下保證防腐及震動導致低應力斷裂成了一個難題。

現在的轎車骨架一種趨勢是，以鋼為結構主體，鋁合金做表皮和撞擊吸能。高分子嘛，(??;)

感覺自動駕駛技術成熟了，主動防碰撞技術成熟了之後汽車很多部件就可以用塑料替代金屬，應該能減重很多。

在廂式運輸車領域特別是純電動廂式運輸車，為了達到輕量化，目前比較主流的方式是用複合材料代替鋼質貨廂。但是，其實還有一個更優的選擇——全鋁鋁合金貨廂。下邊我們以內部尺寸3570*1900*1900貨廂為例，來一場全鋁鋁合金貨廂和複合材貨廂大PK：

結果9輪的PK，一目了然，全鋁貨廂輕且強，在外觀、耐候性、售後維護以及使用壽命等方面完全優於其他材質貨廂，綜合性能優越，性價比高，是純電動物流貨廂的首選配置。而複合材料貨廂存在不防火、破損修復難售後成本高的先天缺陷，雖然一次性購買價格略低，但是售後及使用等隱性成本極高。

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