汽车轻量化是目前各大汽车整车厂的重要课题之一，轻量化不仅能提升燃油经济性，给车主省钱，而且可以减少污染和能耗，环境会更加友好。

从节能环保的角度来讲，根据数据表明，汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高8%-10%，车辆每减重100公斤，二氧化碳的排放量可减少约5克每公里。

从性能安全的角度来讲，汽车轻量化还能提升汽车的加速性能，也能降低制动距离，并且由于汽车质量的降低，行驶的汽车惯性要小，发生事故时造成的伤害也要小。

所以汽车轻量化是大势所趋。

实际上汽车轻量化是在研发阶段就要研究的课题，研发部门要考虑整车的设计和整车安全，制造部门要配合研发分析设计产品的制造可行性，福特有一个技术标准叫做PDPD（process drive product design），翻译过来叫做工艺驱动产品设计，强调的重点就是设计要考虑制造的可行性。所以说轻量化是产品设计阶段就已经考虑到了，是而不是等到制造生产过程才采取轻量化工艺。

那么汽车轻量化都有哪些方法呢？

一、设计轻量化

设计轻量化，主要研究的点是零件的造型优化、结构优化和非受力部位孔位化。这几个点我们都简单过一遍。

造型优化：比如现在产品有一个凸包避让其他零部件，那么可以去分析通过减少避让空间或者其他部件尺寸来降低凸包高度，从而减轻凸包零件的质量。

结构优化：以前做过一个项目，某款SUV车型，通过把D柱和周边3个冲压件一体化设计，相比之前4个零件的状态，不仅减少了模具开发费用、加工费用，还大大减轻了重量。比如现在很火的特斯拉一体式压铸，其实都是属于结构优化的范畴。

孔位优化：很多冲压件上有大型的孔位，实际上这些孔是没有作用，这些孔既不是其他零部件的安装孔，也不是避让孔，仅仅是为了减轻零件重量。

二、材料轻量化

材料轻量化，简单来讲就是在保证安全的前提下，寻找更轻的材料。主要方向是选用高强钢、铝合金、复合材料碳纤维等。

1、高强钢的采用

比如前面A零件采用的DC04的普通板材，料厚2.0，但是采用强度高一等级的B250P1，料厚可以降低到1.5，采用更高等级的HC340-590DP后，料厚可以降低到1.0，这就可以大大降低产品的重量，但是材质的替代是需要经过CAE分析，满足制造可行性才行。

2、铝合金的采用

铝车身一直都是热点话题，有一点我们要承认的就是铝比铁轻，相同质量的的铝造出来的汽车要更安全，但是成本要更高，后期维护成本也要高。当前市场上全铝车身不多，比如蔚来的EC6、捷豹路虎的众多车型等。当然对于更多的汽车品牌采用的方案是钢铝混合车身，比如把发盖、门、尾门、副车架、轮毂等等这些部件采用铝合金，从而达到降低重量。

3、复合材料、碳纤维的采用

塑料复合材料质量轻，但是比强度高。目前汽车上采用复合材料的零部件很多，比如保险杠、仪表板、散热器格栅等等，甚至市面上众多在售车型采用塑料翼子板，尾门。还有一些赛车车型采用了强度更高，质量更轻碳纤维车身。

三、制造轻量化

制造轻量化可以研究的点有热成型、激光拼焊。其实在设计优化里面说到的特斯拉一体式压铸，也是可以放到制造轻量化的，但是我个人觉得，正是因为研发部门轻量化的需求从而有了超高吨位压铸机的研发制造。下面来简单讲讲热成型、激光拼焊两种轻量化制造工艺。

1、热成型制造工艺

作为一个冲压工艺工程师，热成型工艺还是比较熟悉的，我就通俗易懂给大家科普一下，平时我们车身的大多数冲压件是在室温下通过冲压设备进行的加工，属于冷冲压。而热成型则是在板料经过高温加热之后送入模具压制成需要的产品造型，然后通过激光切割出final part，经过冷却后的零部件具有超过1500Mpa的强度，不仅能保证车身安全，还能减轻重量。采用热成型件的部位有：A柱、B柱、中央通道、门槛边梁、前围板加强板等。这里就不做热成型的详细讲解，如果有感兴趣的同学，后续会写详细的内容。

2、激光拼焊制造工艺

激光拼焊总的来讲就是减掉了两个零件打焊点的重叠区域，从而减轻了重量。实际应用的话，可以从两个方面讲，一是板料阶段的激光拼焊，比如下图的门内板、地板、纵梁等等零件，在板料阶段就拼焊起来再进行冲压。二是冲压件的激光拼焊，就是先做成零件之后再通过激光拼焊把两个零件焊接起来。

总结：汽车轻量化是一个持续优化的过程，是需要研发设计和制造工艺共同合作才能实现的KPI。