近年來，在各國日趨嚴苛的油耗法規和政府節能減碳的倡導下，汽車行業輕量化已成為大勢所趨；而隨著電氣化時代的到來，續航里程成為新能源汽車最為關注的重點，車身輕量化也顯得尤為關鍵。

目前，就國內外汽車輕量化技術路線而言，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；第三則是使用結構輕量化設計，包括結構設計優化和零部件的整合和集成等。

汽車的輕量化是一個系統化的工程，材料、工藝和結構設計這三大實現路徑應相互結合、相輔相成，才能實現有意義的輕量化。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）聯合預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，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計，幫助實現車身輕量化。

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。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聯合預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成為行業內的共識。這是一項需要綜合車身耐撞、機械性能、安全性和經濟性、環保等多層面的系統工程。這意味著，沒有一種材料或是工藝能夠單槍匹馬一統天下，下游產品的多樣化決定了上游需要通過不同的組合搭配，滿足相應產品的性能、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，實現下車體結構件的一體集成化。

眾所周知，常規鋼材強度越高，成形性能就越差，強度超過1200 MPa的鋼材，更是難以實現稍微復雜的零件成形。一體式后車體骨架應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，熱沖壓成形技術通過熱處理和高溫成形相結合的方式可以實現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有的熱成形供應鏈做任何調整，供應鏈上各個環節的供應商都無需增加任何新的設備投入。

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、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。

相對于基準方案的傳統點焊的結構，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，提升了車身結構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構件的數量，最終實現車身結構件的真正輕量化。

從部件到系統集成，不止于“輕”

通常來說，車身結構優化設計即通過采用先進的優化設計方法和技術手段，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，通過優化零件結構、減少零件數量、將零件集成化等方法來實現輕量化。

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，包括連桿結構，通過熱成形鋼和激光拼焊的工藝，連接成了“H”型或是“井”字結構，進而將下車體后半段10-15個零件整合為1-2個零件，極大節省了下車體的中間加工環節，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”的傳統步驟極度簡化，提高了生產效率。除此以外，通過簡化生產流程，還可以減少零件生產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門環的尺寸相差無幾。這意味著該方案從原材料的生產、拼焊板的加工、熱沖壓、分總成焊裝，這一整個供應鏈上的生產制造、物流運輸，都不需要對現有設備和供應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不止于此。鑒于其可以適用于ESSA架構的所有車型，因此不同的動力系統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、工藝和設計三個方面共同發力，是將車身輕量化的主要途徑進行結合的典型應用，完全符合車身輕量化的發展技術路線。此外，該方案在工藝可行性、成本經濟性、供應鏈優化等諸多方面均有優勢，真正實現供應鏈上下游“你好、我好、大家都好”。

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