目前，就國內(nèi)外汽車輕量化技術(shù)路線而言，主要分為三個方面：第一是使用輕量化材料，例如高強度鋼、鋁合金和碳纖維材料等，其中高強度鋼相對于其他材料成本更低、技術(shù)也更成熟；第二是使用輕量化制造工藝，包括激光拼焊、液壓成形和熱成形等；第三則是使用結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和零部件的整合和集成等。

汽車的輕量化是一個系統(tǒng)化的工程，材料、工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計這三大實現(xiàn)路徑應(yīng)相互結(jié)合、相輔相成，才能實現(xiàn)有意義的輕量化。由嵐圖汽車、華安鋼寶利（GONVVAMA）和華菱安賽樂米塔爾汽車板有限公司（VAMA）聯(lián)合預(yù)研的鋁硅鍍層熱成形激光拼焊一體式后車體骨架（也稱H梁）便是這樣一個解決方案，它以鋁硅鍍層熱成形鋼這一輕量化材料為基礎(chǔ)，通過激光拼焊和熱成形的工藝手段，對零部件采取一體化和集成化設(shè)計，幫助實現(xiàn)車身輕量化。

圖片來源：安賽樂米塔爾

“輕”與鋼材并非處在對立面

一般來說，采用強度更高、重量更輕的新材料是實現(xiàn)車身輕量化最直接也是最有效的路徑。因此汽車制造商和零部件供應(yīng)商開始在汽車用材上下功夫，鋁鎂合金、增強塑料、碳纖維等越來越多的輕量化材料涌現(xiàn)。盡管如此，汽車市場對于鋼材的需求仍然不減。

由嵐圖、GONVVAMA和VAMA聯(lián)合預(yù)研的熱成形激光拼焊一體式后車體骨架全部采用最先進的鋁硅鍍層熱成形鋼材料，其中第二代鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor®2000和Ductibor®1000的應(yīng)用比例超過50%，使得后車體骨架總重量減少3.76kg，減重比例達(dá)到17%。

圖片來源：安賽樂米塔爾

除了輕量化效果明顯，一體式后車體骨架后縱梁后段采用的第二代Ductibor®1000在保留足夠的材料韌性的同時，強度提升了一倍（屈服強度在800MPa以上，抗拉強度在1000MPa以上），可以增加碰撞吸能的效果，確保電池包或者油箱不會在碰撞中直接產(chǎn)生接觸，提高防碰撞性能；后縱梁前段采用的強度更高的Usibor®2000（屈服強度在1400MPa以上，抗拉強度在1800MPa以上）則可以盡可能地抵抗對乘員艙的侵入，極大地提升了輕量化后的安全性能，是其它輕型材料難以做到的。

近年來，汽車輕量化并非簡單地降低車身重量已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)的共識。這是一項需要綜合車身耐撞、機械性能、安全性和經(jīng)濟性、環(huán)保等多層面的系統(tǒng)工程。這意味著，沒有一種材料或是工藝能夠單槍匹馬一統(tǒng)天下，下游產(chǎn)品的多樣化決定了上游需要通過不同的組合搭配，滿足相應(yīng)產(chǎn)品的性能、工藝、壽命以及成本的需求，而面對車體骨架對于高強度、高安全的極致追求，高強度鋼和熱成形鋼的應(yīng)用都將是最為合適的選擇。

熱成形+激光拼焊，“輕”材“輕”造

“輕”材還需“輕”造。面對更高的造車需求，制造工藝和成型技術(shù)也是車身輕量化的研究方向之一。在這一點上，嵐圖、GONVVAMA和VAMA的熱成形激光拼焊一體式后車體骨架也極具前瞻性和創(chuàng)造性，通過熱成形和激光拼焊等先進工藝手段的組合拳，實現(xiàn)下車體結(jié)構(gòu)件的一體集成化。

眾所周知，常規(guī)鋼材強度越高，成形性能就越差，強度超過1200 MPa的鋼材，更是難以實現(xiàn)稍微復(fù)雜的零件成形。一體式后車體骨架應(yīng)用的鋁硅鍍層熱成形鋼，是如何突破成形性的緊箍咒呢？

首先，熱沖壓成形技術(shù)通過熱處理和高溫成形相結(jié)合的方式可以實現(xiàn)零件的高強度和更高的裝配精度；此外還可以減輕鋼板的重量，從而達(dá)到減輕車身重量的效果。基于熱成形工藝，使用該方案也無需對現(xiàn)有的熱成形供應(yīng)鏈做任何調(diào)整，供應(yīng)鏈上各個環(huán)節(jié)的供應(yīng)商都無需增加任何新的設(shè)備投入。

圖片來源：嵐圖汽車，揚州ALCE大會

成形方面的難題解決，如何焊接又帶來了新的困難。隨著熱成形鋼等輕量化材料在汽車上的應(yīng)用，以往常用的點焊工藝已無法滿足不同類型以及厚度的材料之間的連接要求，因此一體式后車體骨架便采用了新的激光拼焊工藝，能將不同厚度、不同材質(zhì)、不同強度、不同沖壓性能和不同表面處理狀況的板坯拼焊在一起。

相對于基準(zhǔn)方案的傳統(tǒng)點焊的結(jié)構(gòu)，一體式后車體骨架通過激光拼焊可以把原來的134個焊點減少到32個，基本上所有的部位都可以用激光拼焊的方式在成形之前進行連接，極大簡化了分總成的焊裝、流程、人工投入、工序，以及機器人的投入，同樣大大減少了成本。

圖片來源：嵐圖汽車，揚州ALCE大會

也正是得益于采用了激光拼焊制造工藝和熱成形技術(shù)，提升了車身結(jié)構(gòu)的大型化和表面平整性，一體式后車體骨架才能進一步減少車身結(jié)構(gòu)件的數(shù)量，最終實現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)件的真正輕量化。

從部件到系統(tǒng)集成，不止于“輕”

通常來說，車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計即通過采用先進的優(yōu)化設(shè)計方法和技術(shù)手段，在滿足車身強度、剛度、碰撞安全性和可制造性等諸多方面的性能要求的前提下，通過優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)、減少零件數(shù)量、將零件集成化等方法來實現(xiàn)輕量化。

圖片來源：安賽樂米塔爾

一體式后車體骨架方案的核心就是將下車體的后縱梁，包括連桿結(jié)構(gòu)，通過熱成形鋼和激光拼焊的工藝，連接成了“H”型或是“井”字結(jié)構(gòu)，進而將下車體后半段10-15個零件整合為1-2個零件，極大節(jié)省了下車體的中間加工環(huán)節(jié)，將“首先將多個零部件分別成形，再從焊裝分總成到焊裝整車”的傳統(tǒng)步驟極度簡化，提高了生產(chǎn)效率。除此以外，通過簡化生產(chǎn)流程，還可以減少零件生產(chǎn)制造過程中的碳排放，助力碳中和，可謂是一舉多得。

通過采用先進的排料方法，一體式后車體骨架還可以提高材料利用率。例如，一體式后車體骨架集成之前的11個零部件的材料利用率為74%，整合成一體式后車體骨架后，材料利用率提升到了86%，這意味著每輛車可以節(jié)省4.3公斤的材料。

圖片來源：安賽樂米塔爾

更重要的是，一體式后車體骨架的整體尺寸和A-B門環(huán)的尺寸相差無幾。這意味著該方案從原材料的生產(chǎn)、拼焊板的加工、熱沖壓、分總成焊裝，這一整個供應(yīng)鏈上的生產(chǎn)制造、物流運輸，都不需要對現(xiàn)有設(shè)備和供應(yīng)鏈進行改造或者升級。  

不過，一體式后車體骨架的降本潛力遠(yuǎn)不止于此。鑒于其可以適用于ESSA架構(gòu)的所有車型，因此不同的動力系統(tǒng)和不同軸距車型可以共用同一種通用的、模塊化的解決方案，極大地節(jié)省了主機廠的投入。

綜上，熱成形激光拼焊一體式后車體骨架通過在材料、工藝和設(shè)計三個方面共同發(fā)力，是將車身輕量化的主要途徑進行結(jié)合的典型應(yīng)用，完全符合車身輕量化的發(fā)展技術(shù)路線。此外，該方案在工藝可行性、成本經(jīng)濟性、供應(yīng)鏈優(yōu)化等諸多方面均有優(yōu)勢，真正實現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游“你好、我好、大家都好”。