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“双碳”目标下汽车轻量化亟需“三个突破”

2021-8-19 14:03 684 0 来自: 赛迪研究院一点号
简介
【汽车碳中和】习近平总书记指出,实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。交通领域作为仅次于电力热力系统的第二大碳排放源,汽车碳减排成为“双碳”目标约束下的关注焦点。一 汽车轻量化面临“ ...


【汽车碳中和】习近平总书记指出,实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。交通领域作为仅次于电力热力系统的第二大碳排放源,汽车碳减排成为“双碳”目标约束下的关注焦点。


汽车轻量化面临“技术难、评价难、应用难”

(一)技术难:国际一流的汽车轻量化材料、工艺和结构设计技术鸿沟难以跨越

高端轻量化材料被美、俄、日等国掌控。车用轻量化材料包括高强钢、轻合金、复合材料等。其中,铝合金碳纤维复合材料是目前国外高端车企车身制造的关注热点。

轻量化材料焊接工艺被奥迪、宝马等高端车企控制。相比国外车企,我国车企轻量化材料应用明显较少,目前仍以车轮、发动机缸体、缸盖等小型压铸件为主,车身及覆盖件的大规模应用受到制造工艺制约。

国内车企轻量化正向设计追赶难度大。整车轻量化是各个系统整体的减重,需要对风格、材料、工艺和技术进行前瞻部署、 整体优化,是“牵一发而动全身”的正向设计,具有较大难度。

(二)评价难:国内轻量化汽车数据、标准、评价体系的建设难以完善

轻量化材料数据库尚未打通。尽管自主品牌车企在汽车轻量化上做出了很大努力,但相关材料性能数据的收集、整理和应用并不完善,与国外仍有较大差距。

一方面,一些车企不是针对自身产品开发和设计相应的新材料数据库,而是过于依赖国外数据库的试验数据。由于国外材料牌号与国内有一定区别,且性能不一致,致使自身工艺数据收集不到位。

另一方面,一些财力雄厚的大型车企通过购买大量其他品牌汽车做材料性能的拆解研究,建设周期长、研发成本高、重复工作多,造成了资源的消耗和浪费。

轻量化相关标准和评价体系缺乏。汽车轻量化是一个新命题,全球都在探索轻量化技术的相关标准和评价体系。

(三)应用难:部分轻量化新技术、新材料在汽车产业链难以应用

高校院所科研与市场脱节,轻量化研究成果难转化。近年来, 越来越多的院校加入车企轻量化技术研发,产学研合作不断加深。但据反映,院校研究成果难以在产品上得到应用。这是现行考核体系下“重论文、轻转化”问题的表现。

企业出于成本、周期等考虑,全新技术或新材料难以应用。

一方面,由于技术不成熟,轻量化新材料、新技术研发、制造和加工成本高,短期内难以形成完善的产业链,应用成本明显上升。

另一方面, 产业应用周期长,不仅涉及汽车制造工艺的全面改进,还包括相关生产设备的调整、人员技能培训等。

二 解决汽车轻量化问题亟需实现“三个突破”

(一)加强材料、工艺、设计三方面研究,突破轻量化“卡 脖子”技术

一是打破学科壁垒,形成系统性知识体系。通过优化学科设置、支持科学家合作等方式,打通材料科学、拓扑学、力学、成型技术等学科的界限,通过多学科融合,推动汽车轻量化问题从局部最优解达到全局最优解。

二是整合行业资源,共同攻关工艺核心技术。用好国家科技攻关计划、产业基础再造、智能制造等 工程和专项,整合院校、材料企业和车企等科研资源,采取揭榜挂帅、赛马等形式,攻关一批短板瓶颈、关键共性技术和工艺。

三是优化技术路线,提升整车轻量化正向设计水平。遵循汽车轻量化整车正向开发理念,研究制定科学合理的技术路线,通过技术对标和整体规划、汽车各系统协同轻量化设计、设定轻量化性能目标、形成轻量化模型和实施方案等,自上而下逐步分解开展结构设计、选材与工艺、装配与连接的轻量化。

(二)加强数据库和评价体系建设,突破通用性、一致性难点

一是推动汽车轻量化数据库共享。建议整合各大车企的企业级数据库,以及汽车轻量化技术创新战略联盟的汽车轻量化基础数据系统等现有数据库,参考军工主干材料数据平台方式, 建立汽车轻量化主干材料数据库。

二是完善汽车轻量化标准。建议进一步加强标准研发,推动地方标准、团体标准升级,对标国际标准,组织研制汽车轻量化设计、工艺、水平评估的国家标准。

三是用好高端平台建立评价体系。以汽车轻量化技术创新战略联盟等单位为主体,通过国际汽车轻量化大会等高层次平台, 聚集国内外轻量化企业,展示汽车轻量化最新产品,开展汽车轻量化水平评估,把握前沿技术趋势。

(三)加强产业链上下游企业合作,突破产业化应用“死亡谷”

一是丰富合作形式。鼓励由汽车主机厂牵头发起,与钢铁、 有色、碳纤维等企业开展战略合作。

二是强化联盟作用。汽车轻量化联盟是跨产业、跨学科机构,应进一步增强联盟的活力建设,切实发挥其组织共性技术开发、组织技术交流、 开展产业研究、组织产学研合作等作用。

三是加强政策引导。用好首台套首批次保险补偿、创新产品政府首购首用等政策,引导国内轻合金、碳纤维、复合材料、先进成型工艺等突破市场瓶颈, 让部分性能稳定、品质过硬的国产轻质材料以及国内首创的轻量化技术工艺等,优先用于汽车产业链。


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