潜力巨大 塑料走进汽车轻量化领域

汽车为什么要轻量化？理由很简单，做起来却不易。随着节能环保法规收紧，以及消费者对汽车油耗日益敏感，汽车轻量化已经成为了解决这些问题的最主要手段。经计算，整车每减重100kg相当于百公里油耗较少0.35l，相当于每公里CO2排放量减少9g。实现轻量化的方法有多种，除了改进生产工艺、优化车身结构外，新材料的应用成为了最主流的轻量化方案。

所谓轻量化是建立在不牺牲汽车安全性能的前提下存在的，我们听说过高强钢、超高强钢等传统轻量化材料，也听说过镁铝合金、碳纤维等更高端的材料。然而受制于高昂的成本，目前除了宝马之外尚未看到哪家车企在量产车上采用碳纤维。一边是成本、一边是安全，车企在这种“两难”境地下开辟出了一条新的道路——采用塑料件。安全对汽车来说固然很重要，然而，钢/铝材外饰件有一个最大缺陷，就是零件材料的厚度无法改变。汽车每个部位的安全标准是不同的，钢/铝材的这种特性会造成部分区域的过度设计，无谓地增加了造车成本。此外，考虑到汽车一旦与行人发生碰撞，行人与车身的接触部位其实更需要采用较软、有弹性的材质，这就给了塑料件很大的发挥空间。

塑料虽然密度小，本身强度也不高，但是塑料制品的优势在于弹性高。在受到冲击时，塑料制品会发生弹性变形，能够吸收大量的冲击能量。现在汽车的内饰件基本都是选用塑料就是为了增强缓冲作用保护驾驶舱的乘员。弹性高的另外一个好处是可以吸收和降低车辆的振动，也能够提高舒适性。另外，塑料的耐腐蚀性也要远远大于钢材，即便表层漆面受损，也不会出现腐蚀现象。

而塑料之所以受到如此青睐的最重要的原因，就是可塑性强。塑料能够与其他材料形成复合材料，并且可以根据组成成分不同添加不同的填料和增塑剂等成分来改变材料的部分性能，比如强度和耐热性等，以适应车身不同部件的不同要求。

作为汽车的发明者，奔驰在车身轻量化领域肩负着更重的责任和使命。2012年，奔驰发布了一款名为F125的氢动力概念跑车。该车主要由碳纤维、铝合金以及塑料联合打造而成，在保证车身刚性的同时将车身轻量化做到了极致。另外，凯迪拉克和福特也是汽车轻量化的杰出代表，凯迪拉克在发动机罩上已经使用了纤维增强塑料，而福特则正在研究如何降低生产碳纤维部件的成本。同年的北京车展上，长城展出的哈弗E概念车的7个车窗组件，均采用德国一家材料科技公司的模克隆聚碳酸酯，并配有大尺寸全景天窗。这是我国本土汽车制造商首次如此大范围应用聚碳酸酯车窗。

近日，笔者试驾了国产2015款沃尔沃XC60，新车的尾门采用了“以塑代钢”技术，供应商是延锋彼欧汽车外饰系统有限公司。据了解，延锋彼欧从1995年至今，分别为上海大众、上海通用、长安福特、北京奔驰戴姆勒克莱斯勒、上海汽车、长安马自达、长安铃木、东风神龙、广汽汽车、一汽大众、华晨宝马等主机厂主要车型提供保险杠等外饰产品和解决方案。最新应用该公司塑料尾门方案的品牌还包括沃尔沃（XC60）、奇瑞捷豹路虎、长安标致雪铁龙（DS6）、上汽荣威（e50）、东风神龙、东风雷诺等。

目前，塑料尾门大致有两种方案，一种是全热固性材料方案，另一种是延锋彼欧独创的higate（Hybrid Tailgate）方案。前者早在上世纪90年代就已出现，沃尔沃的多款车型都应用了此类塑料尾门，它是第一代塑料尾门的概念，内板和外板都是热固性的SMC材料。后者目前在标致雪铁龙、捷豹路虎、沃尔沃的多款车型上都已应用，它是第二代塑料尾门概念，其内板还是SMC材料，外板采用的则是热塑性塑料，包括PP、PC/ABS等。

Higate方案尾门采用先喷涂后粘接的方式进行生产，由于外板采用注塑成型后喷涂，油漆表面质量好于全热固性材料方案。热塑性材料的低模量使此类塑料尾门在低速碰撞之后有自动复原的功能，降低了维修概率和成本，外板的注塑成型使整车的造型自由度大幅提升。此外，选用低膨胀系数的材料有助于整体尾门尺寸的控制。塑料尾门相比钣金件减重幅度达到25-35%。据悉，根据车型级别的不同（大、中、小型SUV或两厢车），延锋彼欧将针对性地采取不同的塑料尾门方案来满足不同的需求。

汽车轻量化是一个永远不会过时的话题，时代在进步，技术在更迭，总有新的技术登上舞台，也会有老旧技术被淘汰。而目前看来，塑料将会是当前最具潜力的轻量化材料。