轻量化设计对宝马i3和丰田卡罗拉制造成本的影响

轻量化设计对宝马i3和丰田卡罗拉制造成本的影响

为了满足企业平均油耗（CAFE）目标，原始设备制造商正在研究通过采用轻量化材料（如高强度钢、铝合金、塑料和复合材料）生产汽车组件，以减轻车重，增加电动汽车的续驶里程。但轻量化材料的使用会使车辆的生产成本发生变化，过程成本高和材料利用率低是推广轻量化材料应用的障碍。为了促进新材料的研发，需要了解车辆生产组件的制造成本及不同批量生产的成品价格。对丰田卡罗拉和宝马i3的前门和底板组件轻量化设计及其对成本的影响进行了研究，并讨论了卡罗拉和i3子组件之间在汽车设计、制造过程、生产成本以及轻量化成本方面的差异。

丰田卡罗拉车身采用的是钢板材料，销量大；而宝马i3的车身主要由复合材料、铝和塑料部件制成，销量相对较低。分析结果表明，宝马i3使用轻量化材料制造车身底板，其质量相比丰田卡罗拉减轻35%，但因轻量化材料制造成本高，因此与钢制车身相比并不具有成本竞争力。但轻量化材料制造的车身底板不需要对模具进行前期投资，且随着轻量化材料成本的下降，其使用将越来越普及。车身结构的质量每减轻0.5kg，其成本降低3.84美元。

宝马i3的车门采用塑料和铝材料后其质量减轻，质量每减轻0.5kg，其成本降低0.95美元。而传统钢制车门需要采用工具钢或硬质材料制成的昂贵模具。卡罗拉车门的模具成本估计为473万美元，其中，冲压模具占总成本的85%。i3车门的模具成本估计为434万美元，其中，塑料门板和内部壳体的注塑模具占总成本的大部分。而i3车门减少挤压零件数量以减少车门生产的资金投入。

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

编译：赵唤