【汽车与环境】汉高汽车技术经理王东川：汉高轻量化解决方案

2018年12月7日-8日，以“创新驱动、技术引领”为主题的2018第六届“汽车与环境”创新论坛在上海·安亭正式举办。本次论坛完整覆盖汽车行业技术领域的研讨，旨在进一步促进整车企业与零部件企业之间对技术发展趋势的探讨、加强汽车行业专家之间的交流互动、增强整车与零部件企业的交流、搭建合作平台，通过活动促进汽车零部件产业创新转型升级、打造更具竞争力的整零协同创新关系，助力实现向汽车强国的转变。以下是汉高汽车技术经理王东川教授的发言：

汉高汽车技术经理 王东川

各位来宾、各位专家，下午好！非常高兴有这个机会跟在座的各位专家、学者、各位来宾就汽车轻量化这个主题做一些交流。上午我听了很多非常精彩的报告，特别是像朱教授、马教授对于未来汽车轻量化的一些描述以及对未来生态汽车的描述让我们看到了一个非常美好的前景。包括有很多高强钢、铝合金在今后轻量化中的应用也非常精彩。

关于今天的报告，我想汉高作为一个化学品公司，我们从化工的角度怎么支持轻量化、实施轻量化，这就是我今天报告的主题。

简单的介绍一下汉高公司，汉高公司作为一个跨国的化学品公司，我们总部在德国，这个公司建立于1876年，已经有100多年的历史了。汉高主要有三大块业务，包括化妆品、洗涤剂、工业粘接剂。

工业粘接剂又分五个大的SBU，交通运输、金属、航天叫做AT，还有通用工业、电子工业，也有像建筑、包装等等。我们在汽车行业产品非常多，我们的产品遍布于整个汽车生产，在传统车生产上，包括在外饰、内饰、底盘等方面都有汉高的产品，这是我们的客户群。

下面我从三个方面简单的做一个轻量化需求的回顾。首先简单谈一下汽车未来技术发展，这个我会讲的很快，因为今天上午几位教授都在这方面做了非常详细的描述，我就不多说了。这个是汽车技术发展，无外是更加安全、环保、经济、舒适。有一些因素在驱动，有能源的驱动，环境因素的驱动，包括未来技术的发展，还有国家政策的驱动。

现在汽车有一个新的发展特点，大家称之为“新四化”，轻量化、电动化、智能化、网络互联化。对材料工业的要求无外乎是更加轻量化，用更强的材料、更轻的材料、更加合理的材料，实现更环保和更低成本。

轻量化的意义方面，包括整车降低10%，燃油消耗6-8%。整车降低10%，对电动车续航力程增加5.5%。要求各个系统都要超过20%的降重指标，最早做轻量化是车身轻量化，现在是要各个系统进行轻量化。轻量化的技术路线，上午已经谈了非常多了，我也不多说。包括材料轻量化的技术路线，用高强钢、轻量化材料、轻金属材料、复合材料等等。结构轻量化，今天上午也谈了比较多，包括骨架、蒙皮结构、AFS，今后有一个趋向是混合材料车身结构。

我们简单的看一下，要实现轻量化不管是从材料轻量化来说，还是从选用轻量化的轻金属材料、复合材料来说，可能都会出现一些问题。哪些问题呢？上午已经有很多专家都讲了，钢的强度提高了，但是车身刚度会降低，会带来低频噪声。局部强度降低都会带来碰撞安全性，多材料连接问题，会有原电池腐蚀问题。

针对这些问题我们汉高的解决方案是哪些？我们主要是从几个方面，一个是工程支持，我们有结构增强的技术，有轻量化的NVH材料技术，有碳纤增强的技术，还有RTM技术。主要是提高整车的结构刚度，通过提高结构刚度降低局部的应力，提高可靠性，刚度提高之后，低频噪声、低频振动有很大的改善。对于多金属或者是混合材料连接的话，我们有一些处理技术，尤其是一些环保的像以前铝合金都用一些六价铬，避免原电池腐蚀风险。

我们把整个技术可以归纳为几个方面，在轻量化结构方面，我们有2D增强技术，还有2D泡沫。再有是TCO结构粘接技术，轻金属材料的结构粘接技术。轻量化NVH技术，我们有LASD液态喷涂的阻尼材料，我们还有一个阻尼优化技术，有很强的仿真能力，把这两个技术加起来我们在国内做了很多案例，轻量化达到40%-50%的效果。

另外一个我想简单给大家介绍一下阻尼泡沫，这个也是汉高的专项技术，还有HDF高阻尼泡沫技术。轻量化复合材料有两大技术，HP-RTM复合材料，我们有复合材料粘接技术，我们产品链是非常齐全的。

关于这些技术怎么应用我给了一个大概的概念，对于整车厂来说，做轻量化开发无外乎有三种情况，第一种情况是现有车型轻量化性能的提升。在现有车型下，生产线不变，我们怎么提升会用到哪些技术，比如说结构轻量化，钢板减薄，局部采用轻金属材料，钢板减薄可以用到2D增强片技术，还可以用到结构粘接技术，3D结构泡沫技术。新车型开发生产线局部提升的情况下，也可以用这些技术，生产线可以局部提升的话，包括阻尼这一块，我们可以用一些复合材料的粘接，包括阻尼优化，最重要的是我们可以有LASD，液态阻尼技术。比如说像新能源汽车，特别是针对一些迭代开发的，完全新的车型，我们可以用一些新的技术，NVH材料的减重可以用阻尼优化技术，包括LASD，包括结构增强，包括高阻尼，还有一些复合材料都可以提供。包括复合材料用在扭力拉杆的技术，还有高阻尼泡沫。这是整个技术应用的体系。我们会根据客户的需求，提供一个整套的解决方案。

简单介绍一下我们可以做一些阻尼优化，我们有一些工程能力，汉高的工程能力还是很强的，这是我们的实验能力，这是我们的NVH实验室，这是激光振动扫描测试仪，利用轻量化的阻尼材料与一般材料做一些对比我们都可以做。我们有比较强的仿真能力，在仿真这一块我们可以看有VA，是升级包的仿真软件，我们有Ls-Dyna包括Nastran，我们还可以做发泡模拟。这是CAD的设计能力，这个我就不说了，我们跟主机厂家的设计平台都是一样的。

我们可以为客户做整车级NVH改进、零部件设计、减震降噪的设计，还有各种仿真。下面重点介绍一下几个产品，时间关系我就介绍两个用于轻量化的产品。第一个我要介绍一下结构加强技术，我们这个技术叫Terocore，我重点介绍一下Structure Foam，可以更加刚度，提高碰撞安全性，降低整车重量。Structure Foam用于箱型梁的结构，我们把它设计成这个零件，焊装的时候装在空腔里面，通过油漆线增强材料发泡。

我们在设计时候，这个设计是这样的，我们用的材料一般有很多种，比如像这种是1450，我们做一些拓扑优化，通过初步的仿真分析，做拓扑优化，最后优化成一个接近于详细设计的方案。最终的产品就是这样的，实现一个重量跟性能的平衡。

举一个例子，我们设计起点弱口全部加强，初期要确立我们的设计目标，包括NVH性能，包括重量的指标，成本指标，我们做大量的仿真分析跟性能重量的平衡，最终的产品的性价比比较高，这是我们整个设计的优化过程。

这是材料的性能，我们可以看到材料模量是1000-2500，它可以起到增强很好的效果。我们可以看到我们要为客户来做解决方案的话，我们要有很强的试验能力、仿真能力等等。最终还要做很多的测试评估，这个是我们为客户做完以后，我们拿到的一个振动台，按照汽车振动的特性跟振动耐久性做一些考核，使得它满足汽车恶劣的振动环境。

这就是这个产品的形式，刚才是我们结构加强Structure Foam的产品。另外一个我想简单介绍一下高阻尼泡沫，这个是汉高的专利产品，它用了一种特殊的橡胶，这个材料最大的特点，它的Damping值大于1。这个主要用于车门，用于门外板和防撞梁之间，还有用于顶盖跟顶盖横梁之间，通过焊装的时候把它贴在防撞梁上，或者横梁上，通过横机线进行发泡，它有一个非常好的阻尼效果。我们首先看一下传统的是怎么做的，传统的车门为了改善关门声，会贴一块滤清阻尼片，一个门520克左右，在防撞梁跟门外板之间还要加一条减震胶条，这个大概40克，我们可以看一个门有560克，很容易算，4个门大概是2.3Kg。

我们现在汉高的解决方案是把滤清片取消掉，520g不要，减震胶条也取消掉，换成HDF，一个门大概是38g，4个门152g，这是通过基准器做深度响应，深度耦合我们都做过测试。我们可以看黑色的曲线是没有任何处理的，蓝色的曲线是用传统的滤清阻尼片的520g，红色的就是把滤清阻尼片取消掉，换成HDF38g，这个是做的图片，我们可以看到HDF的效果非常好，它的意义在什么？达到同样的阻尼效果，解决车门的关门声的效果，它只有152g，前面那个方案是2.3kg，这个轻量化效果是非常好。HDF发泡以后密度是0.08-0.1是高发泡的，所以它有非常好的效果。我觉得这个是作为车门系统，包括顶盖系统降噪非常好的材料，替代传统的阻尼方案。

整个工艺用在车门上节约了2.17kg的重量，节约了两道工序，所以非常好。我们在法国把这个材料用于发动机，这是跟雪铁龙做的开发，我们发动机的油体格上也降低了分贝。

今天上午大家说了一些轻金属材料，镁合金、铝合金在车上的应用，我临时加了4张片子，大家感兴趣的话可以和汉高联系，我们有许多用于铝合金，包括铝跟钢、铝跟塑料，包括复合材料跟复合材料，复合材料之间的粘接，可以解决轻量化当中的问题。

最后我介绍几个案例，这个是结构加强技术，用在壁柱上，原来这个方案我做一个小的插曲，我原来在主机厂经常听各个方面的报告，有的是钢厂的，钢厂的同志来了以后，就说钢厂的高强钢效果非常好，做铝合金的就说铝合金的效果非常好，我是搞化工的，我会说用我们的这个材料效果特别好。这个是壁柱减重的项目，我们汉高的材料用在壁柱上取消了高强钢的钢板零件，变成蓝色的是一个结构发泡件，通过这个零件，壁柱一边降低了6kg多，整个一辆车降低了12.7kg，这是非常好的效果，用的5087。这是我们给国内电动车做的，当时这个车出来以后A柱结构刚性不够，带来很多问题，汉高设计了一个Structure Foam的零件，这是我们零件的图。装进去以后跟金属件相比减重了20%，而且通过了碰撞实验，这是应用比较成功的案例。这是我们在国内另外一款车，Rocker里面有一个加强，加强以前是用的金属加强件，在这个地方焊装，我们汉高帮它们做了一个Structure Foam加强零件，这个是我们做的复合材料，玻尼龙加泡沫，取消了焊接工艺，减重20%，这个大量的应用效果也是非常好。

这个是大家比较关心的，现在有全铝车身，我们在全铝车身用了我们的结构粘接剂，采用了5089整车刚度提升了10%，扭转刚度提升了15%，与钢车身相比，原来有两个方案，一个是钢车身的，另外一个是铝车身，降重30%多。我们的粘接技术支撑了他的铝合金的方案，成功的降重了30%。由于有了我们这个材料，这个铝车身才能实现，跟钢车身相比降低了30%的重量。

这个是今天上午谈到的关于复合材料这一块，这个是全球第一个项目，在沃尔沃批量生产的XC90的车型，我们跟Benteler公司合作的，这个跟传统的钢板弹性相比轻了4.5Kg，它的耐疲劳性特别好，相对于Prepreg生产工艺较短的生产周期，适合年产量规模大于10万件以上的零部件生产。下一个应用点就是代替铝合金轮毂，这是做轮毂用的，这是几个案例。

汉高具有较强的轻量化工程设计开发能力，可以为客户提供包括轻量化方案设计、轻量化选材设计以及轻量化优化设计等技术支持。我们也可以提供包括高阻尼泡沫、结构增强与结构粘接、LASD、聚氨酯基复合材料等轻量化产品。我们愿意以轻量化的技术跟工程技术与国内的汽车企业、科研院所共同开发轻量化的应用技术，为国内的汽车轻量化做出一些贡献，谢谢大家！

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