輕量化技術(shù)是汽車(chē)節(jié)能減排的重要技術(shù)手段，在保證機(jī)械強(qiáng)度和安全性能不降低的情況下，輕量化技術(shù)能夠有效降低整車(chē)能耗。數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)車(chē)輛重量每降低10%，油耗降低7.5%-9%。對(duì)于電動(dòng)車(chē)輛而言，重量每降低10%，則可以提升5.5%的續(xù)航里程。此外，隨著電動(dòng)汽車(chē)的持續(xù)熱銷(xiāo)以及技術(shù)進(jìn)步，以CTC為代表的動(dòng)力電池與底盤(pán)融合的技術(shù)方案得到應(yīng)用，在要求系統(tǒng)減重的同時(shí)，針對(duì)其碰撞安全、強(qiáng)度、剛度等產(chǎn)品性能要求也不斷提升，對(duì)底盤(pán)技術(shù)也提出了新的要求。

2023年7月6日，麥格納在“黑科技來(lái)了Tech Lab系列”線上直播間中，來(lái)自麥格納車(chē)身與底盤(pán)事業(yè)部的徐子卿先生展示了麥格納5項(xiàng)輕量化創(chuàng)新技術(shù)方案，以及麥格納輕量化技術(shù)的研究領(lǐng)域，以應(yīng)對(duì)底盤(pán)輕量化的技術(shù)要求。

五大輕量化方案實(shí)現(xiàn)減重要求

麥格納認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)輕量化創(chuàng)新的途徑主要包括材料創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新和設(shè)計(jì)創(chuàng)新三個(gè)方向。其中，

輕量化材料方向中，即采用高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維等輕量化材料代替普通鋼材料，通過(guò)降低材料用量或降低密度實(shí)現(xiàn)減重；

輕量化工藝中，即通過(guò)發(fā)展一體化鑄造、激光拼焊、液壓成形、輕量化連接等制造工藝，整合零部件或連接件用量實(shí)現(xiàn)減重；

輕量化設(shè)計(jì)中，即通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化設(shè)計(jì)軟件和力學(xué)理論對(duì)現(xiàn)有零部件進(jìn)行尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品減重。

在此方向指導(dǎo)下，麥格納此次重點(diǎn)展示了五空腔單元防撞梁、熱成型一體式門(mén)環(huán)、一體式高壓鑄鋁技術(shù)、高壓鑄鋁副車(chē)架和碳纖維復(fù)合材料副車(chē)架五大創(chuàng)新輕量化技術(shù)產(chǎn)品。

麥格納五空腔單元防撞梁相比傳統(tǒng)截面防撞梁減重達(dá)到了15%。防撞梁由主梁、吸能盒、連接汽車(chē)縱梁的安裝板組成，麥格納在材料上選用了6000系列或7000系列鋁型材，在設(shè)計(jì)上通過(guò)多參數(shù)優(yōu)化，自由的調(diào)整空腔的大小和壁厚，防撞梁不僅實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)的抗彎能力，還實(shí)現(xiàn)了重量減輕，滿足輕量化設(shè)計(jì)要求。

麥格納熱成型一體式門(mén)環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)減重20%。在材料上，麥格納選用了1500或2000兆帕的材料。工藝上采用了TWB生產(chǎn)工藝，即采用激光焊接技術(shù)把不同厚度、不同材料的鋼板焊接在一起，然后進(jìn)行熱沖壓，從而將A柱加強(qiáng)板、門(mén)檻加強(qiáng)板、B柱加強(qiáng)板和門(mén)框加強(qiáng)板實(shí)現(xiàn)一體式成型，實(shí)現(xiàn)單個(gè)零部件的集成。熱成型一體式門(mén)環(huán)技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了減重，還降低了制造流程，降低了零部件的綜合成本。

隨著25%小偏置碰撞法規(guī)的實(shí)施，汽車(chē)碰撞傳力路徑及能量分配發(fā)生了較大變化，車(chē)體的 A 柱、A 柱上、A 柱下、門(mén)檻等部位成為 25%小偏置碰撞的主要傳力結(jié)構(gòu)。因此前門(mén)環(huán)部件成為防止前排乘客損傷最重要的部件，為此需滿足多個(gè)碰撞性能要求。測(cè)試內(nèi)容中包括側(cè)面碰撞、車(chē)頂抗壓、前輪載荷、A柱載荷及門(mén)柱載荷等，而滿足新的機(jī)械強(qiáng)度要求，門(mén)環(huán)部件的重量不可避免的隨之增加。為滿足法規(guī)中的強(qiáng)度要求，傳統(tǒng)門(mén)環(huán)設(shè)計(jì)需要增加14kg重量，而麥格納熱成型一體式門(mén)環(huán)技術(shù)則只需要增加4kg，減重約10kg。

一體式高壓鑄鋁技術(shù)相比原始鋼結(jié)構(gòu)零件可實(shí)現(xiàn)減重25%左右。麥格納的高壓真空鑄造技術(shù)名為HighQ-Cast?，可將多個(gè)零部件通過(guò)該工藝技術(shù)進(jìn)行整合，如中央通道、前車(chē)身鉸鏈柱，前/后減震塔、后縱梁、內(nèi)外扭矩盒、前后底板、電池盒體、前副車(chē)架等零件等，可大幅減少車(chē)輛內(nèi)的零件數(shù)量。以麥格納某美系客戶為例，僅用13副高壓鑄鋁模具就完成了多個(gè)零部件生產(chǎn)制造，將零件數(shù)量從原先的227個(gè)銳減到31個(gè)。

麥格納高壓鑄鋁副車(chē)架相比相比鋼制副車(chē)架減重可20%~30%左右。副車(chē)架應(yīng)用的材料為AlSi10Mg，麥格納一體式高壓鑄鋁副車(chē)架在設(shè)計(jì)上減少了縱橫梁搭接，并將轉(zhuǎn)向器、控制臂、穩(wěn)定桿等所有硬點(diǎn)集成在一個(gè)鑄件上，同時(shí)高壓鑄鋁副車(chē)架最小1.8mm的料厚自由度也提升了該產(chǎn)品的輕量化表現(xiàn)。

本次麥格納展示了兩款高壓鑄鋁副車(chē)架產(chǎn)品，分別供應(yīng)其日系客戶和美系客戶。其中，日系客戶產(chǎn)品采用4200t壓機(jī)制造，一模兩處，重量為8.6kg。美系客戶同樣為4200t壓機(jī)，采用一模一出工藝，重量為12.76kg。

除高壓鑄鋁副車(chē)架產(chǎn)品外，麥格納推出碳纖維復(fù)合材料副車(chē)架產(chǎn)品，進(jìn)一步降低重量。雖然碳纖維具有低密度、高性能、抗腐蝕等諸多優(yōu)勢(shì)，但在汽車(chē)領(lǐng)域，碳纖維的成本較高，且制造周期長(zhǎng)的劣勢(shì)制約了碳纖維材料的大量應(yīng)用。

麥格納與福特合作，使用碳纖維復(fù)合材料與金屬零件進(jìn)行共同注塑，結(jié)合粘結(jié)和結(jié)構(gòu)鉚釘工藝，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出一款兼顧產(chǎn)品穩(wěn)定性和工藝可行性的前副車(chē)架產(chǎn)品，該產(chǎn)品碳纖維占比87%。目前該產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)了各項(xiàng)零件及整車(chē)測(cè)試，并且通過(guò)了樣車(chē)認(rèn)證。數(shù)據(jù)顯示，該產(chǎn)品重量?jī)H為18.8kg，減重29%，零部件數(shù)量減至8個(gè)，相比鋼制零件，大幅降低。

麥格納對(duì)輕量化的探索，永不止步

產(chǎn)品和工藝的持續(xù)創(chuàng)新是麥格納輕量化技術(shù)不斷提升的關(guān)鍵。除上述5個(gè)部件外，麥格納對(duì)多個(gè)領(lǐng)域展開(kāi)研究以提升輕量化技術(shù)實(shí)力。分別是

第三代高強(qiáng)度鋼。具有更高的強(qiáng)度和更好的成型性，可用冷沖工藝進(jìn)行加工。

新型可持續(xù)鋁合金。與A365型鋁合金相比強(qiáng)度更高。

智能MIG焊接。該焊接工藝具有閉環(huán)反饋系統(tǒng)，能跟蹤焊縫的焊接參數(shù)，并精確測(cè)量焊縫的表面形狀。尤其是在輕量化材料應(yīng)用上，智能MIG焊接工藝能夠有效解決新材料的焊接工藝問(wèn)題。

熱成型快速淬火技術(shù)。

AR產(chǎn)品檢測(cè)。利用AR技術(shù)可檢測(cè)零件缺失的特征，如螺柱、焊接螺母和點(diǎn)焊，同時(shí)提供零件100% 的可追溯性。這點(diǎn)對(duì)新材料、新工藝的成品檢測(cè)尤其重要。

此外，麥格納完善的工程模擬流程和對(duì)產(chǎn)品細(xì)節(jié)的把握能力也是其輕量化技術(shù)不斷提升的關(guān)鍵。以麥格納高壓真空鑄鋁產(chǎn)品為例，設(shè)計(jì)前期利用經(jīng)過(guò)深度優(yōu)化的模流仿真軟件，進(jìn)行全面的模擬仿真，包括材料追蹤、液相百分比、殘余氣體及充填速度等。通過(guò)將真實(shí)的工藝參數(shù)及材料數(shù)據(jù)輸入到模擬軟件中，即可預(yù)測(cè)出可能的工藝缺陷，并針對(duì)特定的缺陷，產(chǎn)品設(shè)計(jì)或模具設(shè)計(jì)中做出相應(yīng)的優(yōu)化。在碳纖維復(fù)合材料副車(chē)架中，因碳纖維的材料特性不同，因此在產(chǎn)品細(xì)節(jié)部分需重點(diǎn)關(guān)注。為抵抗高載荷，需在特定區(qū)域進(jìn)行無(wú)卷曲織物SMC補(bǔ)片的共模塑成型，使其能承受更高的載荷。在特定連接點(diǎn)位置，將不銹鋼套筒包覆成型到SMC副車(chē)架中，實(shí)現(xiàn)了4個(gè)車(chē)身安裝連接和兩個(gè)轉(zhuǎn)向支座的連接，以滿足安裝點(diǎn)的功能要求。在整個(gè)副車(chē)架由上、下兩個(gè)單獨(dú)成型的部分，通過(guò)粘合劑和鉚釘連接成箱型截面，通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化對(duì)空心箱形截面進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，確保了采用最少的材料提供副車(chē)架所需的剛性。

目前麥格納車(chē)身底盤(pán)系統(tǒng)，也就是卡斯馬。產(chǎn)品涵蓋了前后保險(xiǎn)杠、引擎蓋、門(mén)環(huán)、地板等白車(chē)身部件，以及前、后副車(chē)架，控制臂、扭粱等底盤(pán)產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝包括外覆蓋件沖壓、冷沖壓、熱成型、先進(jìn)連接技術(shù)（包括激光焊接，SPR，F(xiàn)DS等）、液壓成型、高/低壓鑄造、滾壓成型、柔性裝配生產(chǎn)線等。其中，外覆蓋件沖壓是為數(shù)不多的由供應(yīng)商完成的A級(jí)面制造工藝。產(chǎn)品和工藝的多樣性也是麥格納能夠持續(xù)不斷的推出輕量化產(chǎn)品解決方案的關(guān)鍵。

本文開(kāi)頭提到的CTC技術(shù)要求，麥格納現(xiàn)場(chǎng)工程師告訴NE時(shí)代，麥格納在CTC技術(shù)中已進(jìn)行多年研究，并推出成熟的技術(shù)方案。在關(guān)鍵材料上，麥格納應(yīng)用熱成型超高強(qiáng)度鋼滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，保證碰撞安全。在制造工藝上，高壓鑄鋁等技術(shù)滿足減重要求。對(duì)于鋼鋁連接處，麥格納采用了比如激光焊接、FDS、SPR、攪拌摩擦焊等技術(shù)滿足連接要求。在成品檢測(cè)方面，麥格納對(duì)涂膠、焊接都有相應(yīng)的在線質(zhì)量控制方案，以及采用上文提到的AR檢測(cè)技術(shù)對(duì)連接處進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。

麥格納車(chē)身與底盤(pán)事業(yè)部早在2005年就進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，先后設(shè)立了16家制造工廠，包括近兩年投入運(yùn)營(yíng)的合肥和長(zhǎng)春第二工廠，另有天津第二工廠正在籌備中。在研發(fā)層面，麥格納車(chē)身與底盤(pán)事業(yè)部擁有1所研發(fā)中心和1家模具廠，目前員工規(guī)模達(dá)到4500余人。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >