“對比車用鋼材,鋁合金的耐腐蝕性強、同等重量下強度更高,且降振減噪能力好,可以大幅提升車輛的自重、能效以及舒適性和壽命。”該院整車虛擬開發及輕量化技術研創中心主任李落星介紹,越是高端汽車,鋁合金用得越多。
跟跑:填補國產空白早在2007年,李落星團隊就應長安汽車邀請來到重慶,開始攻關車身用高性能鋁合金材料。“當時所有國產車的車身都是鋼材的,而奧迪等品牌已經有了全鋁車身。”李落星回憶,“當然我們也沒想‘一口氣吃個胖子’,打算先把鋁合金的車身零部件搞出來。”
“汽車保險杠既是一個重要的安全結構件,同時又可以通過螺栓安裝在車上,替換鋼制件很方便。”李落星介紹,第一道難題就是,采用什么樣的鋁合金材料?
鋁合金基于添加物、冶煉和成型步驟等方面的差異,會呈現各自不同的材料性能。為了找到最佳的材料,李落星團隊在一兩年的時間里,對各個鋁合金牌號以及熱處理工藝進行了深入研究,在試驗了上百次過后,他們終于找到了最適合的材料配方,并在重慶本地找到了能夠按照配方生產的供應商。
“只能在結構上想辦法。”李落星舉例,同樣的一本書,攤開是沒什么剛度的,但卷成筒形就完全不一樣了。鋁合金保險杠應該是什么樣的結構?圓、方、多邊形、各種異形、不等壁厚……李落星團隊和長安對此進行了無數次的試制和測試。為了得到更復雜的結構,他們還花大力氣攻克了鋁合金擠壓成型工藝,終于找到了強度不低于鋼材的最佳結構。2012年3月,搭載了鋁合金保險杠的長安全新轎車逸動正式上市,填補了國產鋁合金車身零部件的空白。依托該項目研究成果,湖南大學重慶研究院又陸續開發了車門檻梁、前縱梁、電池箱體等車身鋁合金零部件,并采取技術合作和轉讓等形式,建立了十余條車用型材、零部件和整車生產線,車身鋁合金產品在等多家乘用車、自主品牌廂式物流車、軌道車輛上大批量應用,極大推進了國內車身鋁合金產業發展。
2016年,李落星團隊和長安的研發又進了一大步,成功開發出國內首款A0級車型的全鋁合金車身,打破了國際品牌在該領域的壟斷。而此時卻有“壞消息”傳來:車用輕量化高強度鋼材技術接連取得突破。這給鋁合金車身的應用前景蒙上了一層陰影。看著對此有些憂心忡忡的團隊伙伴,李落星卻十分從容:“不同技術路線本來就會相互挑戰,甚至會互相融合,我們只需要努力凸顯自己的優勢。”李落星的判斷十分準確,2017年前后,鋼鋁混合車身開始成為海內外眾多車企的重點前沿研究方向。
說來也巧,當時正向新能源智能網聯汽車轉型的長安,準備搞一件大事——和華為、寧德時代合資造車。
華為和寧德時代都是各自行業里的龍頭,長安必須展現足夠優秀的造車實力,否則無法打動對方。
于是,長安決定拿出一款先進的鋼鋁混合車身樣品展示給華為和寧德時代。而這正好與湖南大學重慶研究院不謀而合。
李落星介紹,鋼鋁混合車身的最大難點之一是,不同材料間如何連接組合。因為兩種不同材料是沒辦法用傳統焊接的,需要用流鉆螺釘、壓力鏈接、鉚接或者膠接等方式,且不同的位置用到的連接技術也不同。
此外,鋼鋁混合車身結構上與傳統車身也完全不同,需要進行全新設計。還有裝備尺寸的配合、車身各個參數的驗證等。這是一個極其龐大的系統工程。
對此,李落星團隊幾十號人全部入駐長安汽車全球研發中心,還在研發中心對面建設了柔性試制生產線。從虛擬設計到樣車試制、測試再到整改、重新試制……花了足足兩年時間,終于拿出了合格的樣車車身。
華為與寧德時代對樣車十分滿意,與長安順利開展合作造車,阿維塔 11和阿維塔12憑借先進的鋼鋁混合車身等技術,在國內外收獲極大關注和好評,并雙雙斬獲設計界“奧斯卡”——德國“紅點最佳產品設計獎”。
在實現與國際先進技術“并跑”的愿望后。李落星團隊的下一個目標是領跑。他介紹,目前團隊正在進行3D打印鋁合金車身項目的研發,最近已經初步實現了大型車用鋁合金結構件的樣件打印。“3D打印的優勢是不需要開模具,柔性度大,缺點就是目前的效率低一點,適合小批量制造。”李落星說,但未來一些國內高端品牌車型,定制化屬性比較強,單車型年銷量也不大,很難去建大型的自動化生產線D打印。此外,針對海外市場的車型,比如右舵車型,在銷量不大的情況下,也很適合采用3D打印。
實際上,李落星團隊早從2006年開始,就率先進行了相關技術研發,但由于裝備和市場的限制,并沒有立刻在企業落地形成產能。如今,該團隊正針對新興的壓鑄材料、工藝、裝備、模具,以及配套檢測等進行針對性研發,進一步推進國內的產業發展。湖南大學重慶研究院副院長劉琦介紹,該院依托李落星團隊,已建成了集研發、試制及測試為一體的輕量化技術平臺。此外,該院還建設了新能源動力系統能效與安全聯合創新中心、車網智能融合技術研創中心等,自主研發的動力系統性能仿真軟件成功打破了國外壟斷,并成功在國內多個行業進行了產業化應用。九游官方入口