在燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)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(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車以及新能源汽車的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，汽車每減重10%，燃油就能節(jié)約6%-8%，因此一輛車每減重300磅，每加侖汽油就能多行駛1.6英里。而對(duì)于新能源汽車來說，減輕整車質(zhì)量則能夠更有效地提升電源利用效率，并提高駕乘體驗(yàn)。
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在這一大趨勢(shì)下我們不難發(fā)現(xiàn)，用輕質(zhì)材料替代鋼鐵以及其它金屬材料的車型在市面上越來越常見。舉例來說，路虎發(fā)現(xiàn)2016年底推出的第五代車型采用全鋁車身;馬自達(dá)推出的新一代MX-5則應(yīng)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(fù)合材料制作的副車架原型;蔚來汽車新款電動(dòng)SUV也將采用輕質(zhì)材料制造的各類結(jié)構(gòu)件和零件……
以上足見輕質(zhì)材料的火熱勢(shì)頭。而在諸多的輕質(zhì)材料中，車用塑料似乎顯得有些“低調(diào)”，幾乎是在不知不覺間潛入到了各種汽車部件之中。據(jù)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，無論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件，塑料用量都在不斷地增加。并且隨著工程塑料硬度、強(qiáng)度、拉伸性能的不斷提高，塑料車窗、車門、骨架甚至更多的汽車關(guān)鍵性部件都在采用塑料。
然而不可否認(rèn)的是，車用塑料也正面臨著“尷尬”處境。汽車廠商原本希望借助輕質(zhì)材料在提升燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，也帶來一定的成本效益。然而，高昂的材料價(jià)格與加工成本，卻使汽車輕量化經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)并不容易。這也讓車企在制定材料輕量化計(jì)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(jié)起來無非與以下兩點(diǎn)有關(guān)：
一是材料成本。業(yè)界基本上有這樣一種共識(shí)：實(shí)現(xiàn)汽車輕量化并不難，但可以投入大規(guī)模應(yīng)用的方案卻極少，原因是什么?關(guān)鍵是成本。換句話說，盡管廠商可以借助一些手段將車輛的重量減輕30-45%，但卻可能要面對(duì)非常高的設(shè)計(jì)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題。舉例來說，分布在混合動(dòng)力車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的油管以往通常是金屬材質(zhì)的，而通過該公司SUMIKASUPER LCP產(chǎn)品，也即液晶高分子材料可以實(shí)現(xiàn)其由金屬到塑料的轉(zhuǎn)化，此舉帶來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(jù)住友化學(xué)株式會(huì)社機(jī)能樹脂事業(yè)部事業(yè)部長(zhǎng)吉田賀英介紹，塑料油管在日本的豐田及本田車上都已經(jīng)得到應(yīng)用，而根據(jù)實(shí)際成績(jī)，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(duì)應(yīng)的復(fù)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?jù)豐田的實(shí)際評(píng)估，采用LCP實(shí)現(xiàn)對(duì)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。也就是說如果這一部件30公斤，現(xiàn)在用LCP材料將重量降到15公斤，那么整體就可以節(jié)省15萬(wàn)日幣的成本。接下來，我們將重點(diǎn)將這種產(chǎn)品推到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，相信隨著混合動(dòng)力的發(fā)展，其將迎來很大的需求?！?
二是材料開發(fā)。先回到汽車輕量化概念本身，汽車輕量化其實(shí)是指在保證汽車車體的強(qiáng)度、剛度、模態(tài)以及碰撞性能的前提下，盡可能地降低汽車的整體重量，從而提高汽車的動(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(yīng)用而言，這意味著，汽車輕量化并非偷工減料，反而是材料本身的一種升級(jí)。
換句話說，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，如此一來就難免給材料供應(yīng)商們帶來開發(fā)上的難點(diǎn)，尤其是隨著新能源以及混合動(dòng)力汽車的逐步發(fā)展，汽車材料面對(duì)越來越多嚴(yán)苛要求的大背景下，如何開發(fā)出符合更多需求的材料正考驗(yàn)著相關(guān)的供應(yīng)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(yīng)用于汽車中比較精密的部分，例如汽車霧燈燈罩、閥門活塞、電機(jī)配件、廢氣再循環(huán)部件、繼電器、控制油泵等。與一般的汽車內(nèi)外飾件相比，這些部件對(duì)于材料的要求相對(duì)較嚴(yán)格。
其中，控制油泵這一部件原先是金屬鋁制的，而現(xiàn)在歐洲部分廠家已經(jīng)在采用聚醚砜替代金屬鋁。根據(jù)介紹，這一材料性能十分穩(wěn)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(jù)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(duì)在汽車中用處極大的繼電器，懂車的人都知道，繼電器對(duì)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足這些要求。據(jù)了解，包括歐姆龍、松下在內(nèi)的零部件供應(yīng)商都在使用住友化學(xué)這兩款材料為整車廠做繼電器。
據(jù)吉田賀英介紹，汽車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，隨著技術(shù)要求越來越高，金屬針腳要經(jīng)過一道高溫焊錫制程(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，在不需要過高溫制程的場(chǎng)合可以用PBT，而過高溫制程的場(chǎng)合要求則必須要高端的材料，例如LCP材料?！?
他補(bǔ)充說道，住友化學(xué)在汽車?yán)^電器方面大概占有80%的市場(chǎng)份額，日本、歐美的中高端車基本都會(huì)用到公司旗下的材料，國(guó)內(nèi)有些外資廠家也在用，并且比亞迪等本地車企在高端車方面未來也會(huì)對(duì)這一材料有一定的需求。
可以看出，盡管車用塑料在材料成本及開發(fā)方面還存在著一定的挑戰(zhàn)，但在汽車輕量化不斷升溫的局勢(shì)之下，塑料仍然在不斷展現(xiàn)各種可能性，而這有賴于塑料本身的輕量化潛力，以及相關(guān)企業(yè)在材料開發(fā)環(huán)節(jié)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(guó)汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》。路線圖指出，到2020年、2025年、2030年，整車質(zhì)量需比2015年分別減重10%、20%、35%。對(duì)于車企來說，汽車輕量化越來越具有現(xiàn)實(shí)意義，而毫無疑問，車用塑料的前景也因此愈加明朗化。
