在燃油經(jīng)濟性法規不斷收緊、電池價(jià)格仍居高不下的背景之下，輕量化已然成為傳統內燃機汽車(chē)以及新能源汽車(chē)的重要發(fā)展趨勢之一。相關(guān)數據顯示，汽車(chē)每減重10%，燃油就能節約6%-8%，因此一輛車(chē)每減重300磅，每加侖汽油就能多行駛1.6英里。而對于新能源汽車(chē)來(lái)說(shuō)，減輕整車(chē)質(zhì)量則能夠更有效地提升電源利用效率，并提高駕乘體驗。
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在這一大趨勢下我們不難發(fā)現，用輕質(zhì)材料替代鋼鐵以及其它金屬材料的車(chē)型在市面上越來(lái)越常見(jiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，路虎發(fā)現2016年底推出的第五代車(chē)型采用全鋁車(chē)身;馬自達推出的新一代MX-5則應用了大量輕量化材料;麥格納近期被曝出與福特合作研發(fā)了一款采用碳纖維復合材料制作的副車(chē)架原型;蔚來(lái)汽車(chē)新款電動(dòng)SUV也將采用輕質(zhì)材料制造的各類(lèi)結構件和零件……
以上足見(jiàn)輕質(zhì)材料的火熱勢頭。而在諸多的輕質(zhì)材料中，車(chē)用塑料似乎顯得有些“低調”，幾乎是在不知不覺(jué)間潛入到了各種汽車(chē)部件之中。據了解，1kg塑料可以替代2-3kg鋼等更重的材料，輕量化效果明顯。目前，無(wú)論是外裝飾件、內裝飾件，塑料用量都在不斷地增加。并且隨著(zhù)工程塑料硬度、強度、拉伸性能的不斷提高，塑料車(chē)窗、車(chē)門(mén)、骨架甚至更多的汽車(chē)關(guān)鍵性部件都在采用塑料。
然而不可否認的是，車(chē)用塑料也正面臨著(zhù)“尷尬”處境。汽車(chē)廠(chǎng)商原本希望借助輕質(zhì)材料在提升燃油經(jīng)濟性的同時(shí)，也帶來(lái)一定的成本效益。然而，高昂的材料價(jià)格與加工成本，卻使汽車(chē)輕量化經(jīng)濟效益的實(shí)現并不容易。這也讓車(chē)企在制定材料輕量化計劃之時(shí)顯得尤為慎重。那么，如何避免這樣一種狀況呢?歸結起來(lái)無(wú)非與以下兩點(diǎn)有關(guān)：
一是材料成本。業(yè)界基本上有這樣一種共識：實(shí)現汽車(chē)輕量化并不難，但可以投入大規模應用的方案卻極少，原因是什么?關(guān)鍵是成本。換句話(huà)說(shuō)，盡管廠(chǎng)商可以借助一些手段將車(chē)輛的重量減輕30-45%，但卻可能要面對非常高的設計與再加工成本。因此在保證整體成本水平的前提下實(shí)施輕量化十分有必要。
住友化學(xué)公司很好的解決了這一問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，分布在混合動(dòng)力車(chē)發(fā)動(dòng)機艙內的油管以往通常是金屬材質(zhì)的，而通過(guò)該公司SUMIKASUPER LCP產(chǎn)品，也即液晶高分子材料可以實(shí)現其由金屬到塑料的轉化，此舉帶來(lái)的最直接的效果就是油管整體重量得到了大幅度的降低。
據住友化學(xué)株式會(huì )社機能樹(shù)脂事業(yè)部事業(yè)部長(cháng)吉田賀英介紹，塑料油管在日本的豐田及本田車(chē)上都已經(jīng)得到應用，而根據實(shí)際成績(jì)，塑料的采用使油管整體重量減輕了70%左右。不僅如此，不同于金屬管排管對應的復雜工藝，塑料的加工工藝非常簡(jiǎn)單，這也一定程度降低了生產(chǎn)周期以及成本?！案鶕S田的實(shí)際評估，采用LCP實(shí)現對金屬材質(zhì)的替換，每減輕1公斤，可以縮減1萬(wàn)日幣的成本。也就是說(shuō)如果這一部件30公斤，現在用LCP材料將重量降到15公斤，那么整體就可以節省15萬(wàn)日幣的成本。接下來(lái)，我們將重點(diǎn)將這種產(chǎn)品推到國內市場(chǎng)，相信隨著(zhù)混合動(dòng)力的發(fā)展，其將迎來(lái)很大的需求?！?
二是材料開(kāi)發(fā)。先回到汽車(chē)輕量化概念本身，汽車(chē)輕量化其實(shí)是指在保證汽車(chē)車(chē)體的強度、剛度、模態(tài)以及碰撞性能的前提下，盡可能地降低汽車(chē)的整體重量，從而提高汽車(chē)的動(dòng)力性和安全性，減少燃料消耗，降低排氣污染。就輕質(zhì)材料的應用而言，這意味著(zhù)，汽車(chē)輕量化并非偷工減料，反而是材料本身的一種升級。
換句話(huà)說(shuō)，要做到以塑代鋼，這里所用到的塑料就必須在性能上足以與鋼媲美，甚至超越后者，而并非“退而求其次”。不過(guò)，如此一來(lái)就難免給材料供應商們帶來(lái)開(kāi)發(fā)上的難點(diǎn)，尤其是隨著(zhù)新能源以及混合動(dòng)力汽車(chē)的逐步發(fā)展，汽車(chē)材料面對越來(lái)越多嚴苛要求的大背景下，如何開(kāi)發(fā)出符合更多需求的材料正考驗著(zhù)相關(guān)的供應商們，而這也是為什么至今僅有一些材料巨頭們才能在此方面大有建樹(shù)的主要原因之一。
同樣以住友化學(xué)為例，該公司旗下的SUMIKAEXCEL PES以及以上所提到的 SUMIKASUPER LCP，也即聚醚砜和液晶高分子主要應用于汽車(chē)中比較精密的部分，例如汽車(chē)霧燈燈罩、閥門(mén)活塞、電機配件、廢氣再循環(huán)部件、繼電器、控制油泵等。與一般的汽車(chē)內外飾件相比，這些部件對于材料的要求相對較嚴格。
其中，控制油泵這一部件原先是金屬鋁制的，而現在歐洲部分廠(chǎng)家已經(jīng)在采用聚醚砜替代金屬鋁。根據介紹，這一材料性能十分穩定，在—40℃至200℃的溫度之間，該材料不會(huì )發(fā)生任何變化，完全可以取代金屬。不僅如此，考慮到金屬鋁的加工成本，采用聚醚砜可以將油泵整體成本降低30%。據了解，住友化學(xué)于去年3月份推出了這一材料。
另一個(gè)例子是針對在汽車(chē)中用處極大的繼電器，懂車(chē)的人都知道，繼電器對材料的要求很高，包括耐高溫等等。而以上所提到的兩款材料則恰好可以滿(mǎn)足這些要求。據了解，包括歐姆龍、松下在內的零部件供應商都在使用住友化學(xué)這兩款材料為整車(chē)廠(chǎng)做繼電器。
據吉田賀英介紹，汽車(chē)中的繼電器目前主要采用兩種材料：LCP和PBT，兩者大約各占一半的市場(chǎng)份額?！袄^電器上有金屬針腳，隨著(zhù)技術(shù)要求越來(lái)越高，金屬針腳要經(jīng)過(guò)一道高溫焊錫制程(SMT)，焊錫的溫度是230℃，而這個(gè)溫度下PBT材料馬上就熔化了。所以說(shuō)，在不需要過(guò)高溫制程的場(chǎng)合可以用PBT，而過(guò)高溫制程的場(chǎng)合要求則必須要高端的材料，例如LCP材料?！?
他補充說(shuō)道，住友化學(xué)在汽車(chē)繼電器方面大概占有80%的市場(chǎng)份額，日本、歐美的中高端車(chē)基本都會(huì )用到公司旗下的材料，國內有些外資廠(chǎng)家也在用，并且比亞迪等本地車(chē)企在高端車(chē)方面未來(lái)也會(huì )對這一材料有一定的需求。
可以看出，盡管車(chē)用塑料在材料成本及開(kāi)發(fā)方面還存在著(zhù)一定的挑戰，但在汽車(chē)輕量化不斷升溫的局勢之下，塑料仍然在不斷展現各種可能性，而這有賴(lài)于塑料本身的輕量化潛力，以及相關(guān)企業(yè)在材料開(kāi)發(fā)環(huán)節的資金以及精力的投入。
另外值得關(guān)注的是，2016年10月，中國汽車(chē)工程學(xué)會(huì )發(fā)布《節能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖》。路線(xiàn)圖指出，到2020年、2025年、2030年，整車(chē)質(zhì)量需比2015年分別減重10%、20%、35%。對于車(chē)企來(lái)說(shuō)，汽車(chē)輕量化越來(lái)越具有現實(shí)意義，而毫無(wú)疑問(wèn)，車(chē)用塑料的前景也因此愈加明朗化。
