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汽車輕量化產(chǎn)業(yè)概況
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2023-02-02

汽車輕量化是指汽車在保持原有的行駛安全性、耐撞性、抗震性以及舒適性等性能不降低，且汽車本身造價(jià)不被提高的前提下，有目標(biāo)地減輕汽車自身的重量。汽車輕量化是設(shè)計(jì)、材料和先進(jìn)的加工成形技術(shù)的優(yōu)勢(shì)集成，是汽車性能提高、重量降低、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、價(jià)格合理四方面相結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)工程。

（1）節(jié)能減排政策推動(dòng)輕量化發(fā)展

隨著人們對(duì)汽車節(jié)能減排的日趨重視，各國(guó)對(duì)于燃油車油耗和排放法規(guī)日益嚴(yán)厲，2017 年 4 月工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、科技部聯(lián)合印發(fā)的《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》明確提出“到 2020 年，新車平均燃料消耗量乘用車降到 5.0 升/百公里、節(jié)能型汽車燃料消耗量降到 4.5 升/百公里以下、商用車接近國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)施國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，新能源汽車能耗處于國(guó)際先進(jìn)水平；到 2025年，新車平均燃料消耗量乘用車降到 4.0 升/百公里、商用車達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，排放達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，新能源汽車能耗處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

”在此背景下，通過(guò)汽車輕量化降低能耗成為各大車企應(yīng)對(duì)節(jié)能減排目標(biāo)的技術(shù)路徑，汽車質(zhì)量減輕不僅降低了油耗，而且?guī)?lái)了汽車駕駛安全性以及駕駛舒適性等其他方面的改善，隨著消費(fèi)者對(duì)汽車駕駛需求增加，輕量化帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性將更加迎合消費(fèi)者需求，輕量化優(yōu)勢(shì)更加明顯。

（2）新能源汽車輕量化需求增加

近年來(lái)新能源汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)電動(dòng)車市場(chǎng)產(chǎn)銷量逐年攀升。2020年 11 月 2 日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035 年）》，提出到 2025 年，實(shí)現(xiàn)新能源汽車銷量占當(dāng)年新車銷量約 20%，到 2035 年，純電動(dòng)汽車成為新銷售車輛的主流，公共領(lǐng)域用車全面電動(dòng)化，2035 年我國(guó)新能源汽車核心技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，質(zhì)量品牌具備較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。全球其他主要汽車工業(yè)國(guó)也均在加大新能源汽車研發(fā)、生產(chǎn)投入，并制定了燃油車禁售時(shí)間表。

新能源汽車搭載三電系統(tǒng)和大量智能化設(shè)備，相對(duì)傳統(tǒng)能源汽車增重較大。同時(shí)基于目前的電動(dòng)車供能和儲(chǔ)能技術(shù)，續(xù)航里程偏短以及充電不便帶來(lái)的續(xù)航焦慮仍是新能源汽車產(chǎn)業(yè)面臨的重要問(wèn)題。在此背景下，通過(guò)輕量化技術(shù)的應(yīng)用，減輕汽車重量、增加續(xù)航里程對(duì)新能源汽車有著更重要的意義。

（3）輕量化主要技術(shù)路線

汽車輕量化技術(shù)主要手段包括選用輕質(zhì)材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇先進(jìn)制造工藝等。優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和先進(jìn)制造工藝帶來(lái)的減重效果相對(duì)較小，因此目前輕量化研究的主要方向是輕質(zhì)材料，包括高強(qiáng)度鋼、鋁合金、塑料和碳纖維復(fù)合材料等。

①鋁合金在汽車輕量化技術(shù)中的應(yīng)用

鋁合金規(guī)?；瘧?yīng)用于汽車始于 20 世紀(jì) 70 年代，目前已成為用量?jī)H次于鋼材和鑄鐵的汽車材料。全球鋁材消費(fèi)的 12%-15%以上用于汽車工業(yè)，部分發(fā)達(dá)國(guó)家已超過(guò) 25%。隨著技術(shù)工藝的提升，以鋁代鋼正在成為全球范圍內(nèi)汽車輕量化的潮流。

數(shù)據(jù)來(lái)源：1、《Aluminium penetration in cars》， Ducker Worldwide for European AluminiumAssociation；

2、《2020 North Ameriac Light Vehicle Aluminum Content and Outlook》， Ducker Frontier forTheAluminumAssocaiton.

根據(jù)國(guó)際鋁業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國(guó)汽車工業(yè)用鋁量評(píng)估報(bào)告（2016—2030）》，2018 年我國(guó)新能源汽車的平均鋁消耗量約為 141.5 千克，燃油車平均鋁消耗量約為 118.7 千克，與美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)汽車的鋁用量還有較大差距。根據(jù)中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)編制的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，2020 年我國(guó)單車用鋁目標(biāo)為 190 千克，2025 年單車用鋁目標(biāo)為 250 千克，2030 年單車用鋁目標(biāo)為 350 千克。隨著汽車產(chǎn)量的增長(zhǎng)及汽車單車用鋁量的提升，鋁合金零部件將在汽車輕量化推進(jìn)過(guò)程中獲得更大的市場(chǎng)空間。

汽車用鋁合金的加工工藝主要有鑄造鋁合金和變形鋁合金，其中鑄造工藝又分為重力鑄造和壓力鑄造。鋁鑄件在汽車零部件系統(tǒng)中擁有十分廣泛的應(yīng)用。

汽車鋁壓鑄件是指用壓力鑄造的工藝方式成形的零部件。壓鑄是最主要的汽車用鋁零部件制造工藝，是利用壓鑄機(jī)對(duì)熔化的金屬施加高壓使金屬熔液注入壓鑄模腔內(nèi)凝固而形成鑄件的鑄造方法。鋁合金壓鑄產(chǎn)品具有材質(zhì)輕巧、耐磨性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、傳熱及導(dǎo)電性好、可承受高溫、外表美觀、節(jié)能高效等諸多優(yōu)點(diǎn)。在汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、車身系統(tǒng)等。根據(jù) Ducker Worldwide 對(duì)北美鋁合金市場(chǎng)需求的統(tǒng)計(jì)，在各種鋁合金加工工藝中，壓鑄市場(chǎng)份額高達(dá) 41%-59%1，遠(yuǎn)高于其他鋁合金工藝。

②塑料在汽車輕量化技術(shù)中的應(yīng)用

塑料件在汽車上有十分廣泛的應(yīng)用，按照汽車零部件的應(yīng)用場(chǎng)合，汽車的塑料零部件主要可分為內(nèi)飾件、外飾件、功能件和結(jié)構(gòu)件。目前，汽車內(nèi)飾件已基本實(shí)現(xiàn)了塑料化，大部分的外飾件和部分發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件、電器件等也已實(shí)現(xiàn)塑料化。

塑料具有重量輕、易加工等優(yōu)點(diǎn)，在耐用性、強(qiáng)度、抗劃傷、抗磨性等方面均有良好的表現(xiàn)。汽車用塑料從 20 世紀(jì) 80 年代進(jìn)入高強(qiáng)度、質(zhì)量輕的材料體系，90 年代向功能件、結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展，隨著汽車輕量化趨勢(shì)的發(fā)展以及技術(shù)的不斷成熟，汽車塑料產(chǎn)品應(yīng)用逐漸增多，在汽車生產(chǎn)中的用量及占比不斷提升。

汽車塑料零部件的制造工藝較多，一般根據(jù)不同零部件的功能及材質(zhì)使用不同的制造工藝，如內(nèi)飾件的制造工藝主要包括搪塑成型、聚氨酯噴涂、模內(nèi)轉(zhuǎn)?。↖MD）、模內(nèi)嵌膜（INS）、注塑等，外飾件的制造工藝包括注塑、吸塑、吹塑、擠出成型等。報(bào)告期內(nèi)，紐泰格主要采用注塑和吹塑工藝生產(chǎn)汽車內(nèi)外飾塑料件及功能件。

汽車塑料零部件的市場(chǎng)容量一方面取決于汽車整車產(chǎn)銷量，另一方面取決于汽車塑料零部件的單車用量。汽車輕量化發(fā)展使塑料作為原材料在汽車零部件領(lǐng)域被廣泛采用，從內(nèi)裝件到外裝件以及結(jié)構(gòu)件，均可見(jiàn)塑料制件的大量應(yīng)用。隨著汽車輕量化進(jìn)程的加速，塑料在汽車中的應(yīng)用將更加廣泛。發(fā)達(dá)國(guó)家平均每輛轎車的塑料使用量在 1981 年為 68.4 千克，1986 年為 78.2 千克，1991 年為 94.4千克，2008 年為 128 千克，目前平均每輛轎車的塑料用量為 140-160 千克。

目前，發(fā)達(dá)國(guó)家已將汽車用塑料量的多少，作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平的一個(gè)重要標(biāo)志。根據(jù)測(cè)算，2020 年我國(guó)車用工程塑料市場(chǎng)消費(fèi)量約為 157 萬(wàn)噸。同時(shí)，根據(jù)行業(yè)現(xiàn)狀以及 6%的年復(fù)合增速預(yù)測(cè)，至 2027 年我國(guó)車用工程塑料消費(fèi)量或達(dá) 238 萬(wàn)噸3。

編輯：如皋

來(lái)源：紐泰格 思瀚