輕量化設(shè)計(jì)對(duì)寶馬i3和豐田卡羅拉制造成本的影響

輕量化設(shè)計(jì)對(duì)寶馬i3和豐田卡羅拉制造成本的影響

為了滿足企業(yè)平均油耗（CAFE）目標(biāo)，原始設(shè)備制造商正在研究通過(guò)采用輕量化材料（如高強(qiáng)度鋼、鋁合金、塑料和復(fù)合材料）生產(chǎn)汽車(chē)組件，以減輕車(chē)重，增加電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程。但輕量化材料的使用會(huì)使車(chē)輛的生產(chǎn)成本發(fā)生變化，過(guò)程成本高和材料利用率低是推廣輕量化材料應(yīng)用的障礙。為了促進(jìn)新材料的研發(fā)，需要了解車(chē)輛生產(chǎn)組件的制造成本及不同批量生產(chǎn)的成品價(jià)格。對(duì)豐田卡羅拉和寶馬i3的前門(mén)和底板組件輕量化設(shè)計(jì)及其對(duì)成本的影響進(jìn)行了研究，并討論了卡羅拉和i3子組件之間在汽車(chē)設(shè)計(jì)、制造過(guò)程、生產(chǎn)成本以及輕量化成本方面的差異。

豐田卡羅拉車(chē)身采用的是鋼板材料，銷(xiāo)量大；而寶馬i3的車(chē)身主要由復(fù)合材料、鋁和塑料部件制成，銷(xiāo)量相對(duì)較低。分析結(jié)果表明，寶馬i3使用輕量化材料制造車(chē)身底板，其質(zhì)量相比豐田卡羅拉減輕35%，但因輕量化材料制造成本高，因此與鋼制車(chē)身相比并不具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。但輕量化材料制造的車(chē)身底板不需要對(duì)模具進(jìn)行前期投資，且隨著輕量化材料成本的下降，其使用將越來(lái)越普及。車(chē)身結(jié)構(gòu)的質(zhì)量每減輕0.5kg，其成本降低3.84美元。

寶馬i3的車(chē)門(mén)采用塑料和鋁材料后其質(zhì)量減輕，質(zhì)量每減輕0.5kg，其成本降低0.95美元。而傳統(tǒng)鋼制車(chē)門(mén)需要采用工具鋼或硬質(zhì)材料制成的昂貴模具。卡羅拉車(chē)門(mén)的模具成本估計(jì)為473萬(wàn)美元，其中，沖壓模具占總成本的85%。i3車(chē)門(mén)的模具成本估計(jì)為434萬(wàn)美元，其中，塑料門(mén)板和內(nèi)部殼體的注塑模具占總成本的大部分。而i3車(chē)門(mén)減少擠壓零件數(shù)量以減少車(chē)門(mén)生產(chǎn)的資金投入。

Piyush Bubna et al.SAE 2016-01-1339.

編譯：趙喚