为了提高车辆的安全性、成本、燃油经济性和噪音排放，需要创造新的创新材料 。尽管过去的汽车完全由钢制产品组成，但制造商现在已向铝、镁和复合材料过渡，以提供更高的性能 。为了适应这些新材料，还采用了新的制造技术 。
正如汽车研究中心（CAR）技术路线图报告所确定的那样，这些是未来几年中最重要的汽车制造趋势 。新的汽车材料、创新的零件制造和自动装配工艺将迅速重新定义汽车供应商行业的运作方式 。
但是，汽车行业存在一些不确定性，这些先进的汽车技术将以多快的速度成为市场标准 。如果新材料有可能被用于更多的汽车部件，那么它们必须是安全的、具有成本效益的、商业化的 。但要达到这些生产标准，首先必须改进制造工艺本身 。
什么是最常用的汽车材料？
CAR的技术路线图报告列出了目前42款车型使用的材料和制造技术，涵盖了2015/2016年车型的四个细分领域(轿车、CUV、SUV、轻型卡车) 。样本中的42种车型约占美国轻型汽车销量的50% 。
毫不奇怪，该研究发现，当前的车辆主要是钢结构，并使用了一些铝 。汽车的框架，包括地板、门、车顶、车身侧板和挡泥板，通常都是用钢铁建造的 。由于这些是对驾驶员安全最负责的部件，因此它们是使用其他材料最困难的 。其他非关键部件的材料，如汽车的引擎盖、天窗、保险杠或发动机支架，经常被用于试验，因为它们可以为整车减轻重量提供机会 。
图片来源：汽车研究–汽车技术路线图（2017）
当今，以及在可预见的将来，最常用的汽车材料包括：
低碳钢：低碳钢易于成型，这使得它们成为汽车零部件制造商采用冷冲压和其他过时的制造工艺的首选 。其最大抗拉强度为270mpa 。高强度钢（HSS）：高强度钢使用传统钢，并在烘烤周期中去除碳 。这意味着可以形成较软的钢，然后烤成较硬的金属 。典型的抗拉强度等级为250 - 550 MPa 。高强度低合金（HSLA）：HLSA是碳锰钢，添加了诸如钛、钒或铌的微合金元素 。它们具有高达800 MPa的抗拉强度，并且仍可以压制成形 。高级高强度钢（AHSS）：高级高强度钢的屈服强度通常超过550 MPa 。它们是由多种金属制成的复合材料，然后在整个制造过程中进行加热和冷却，以满足零件的规格 。超高强度钢（UHSS）：这些钢具有与高强度钢相似的性能，但强度水平至少为780MPa 。Boron/Martensite：Martensite是最坚硬、最坚固的钢材，但变形性也最差 。它与Boron具有相同的性能，Boron的抗拉强度约为1200至1800 MPa 。这些通常与较软的钢结合形成复合材料 。铝5000/6000（AL 5000/6000）：5000系列铝与镁形成合金 。6000系列铝中含有硅和镁，形成硅化镁，使铝合金可以进行热处理 。镁：镁由于重量轻而成为一种有吸引力的汽车用材料 。当合金化时，镁具有所有结构金属中最高的强度重量比 。碳纤维增强塑料（CFRP）：CFRP是一种非常坚固的轻质塑料，其中包含碳纤维以提高强度 。它们的生产成本很高，但是随着成本的降低，它们在未来的汽车行业中的需求将不断增长 。
图片来源：汽车研究–汽车技术路线图（2017）
如上所述，车辆的组成正在迅速变化并变得异常多样化 。
汽车零部件制造的创新方法
冷弯成型钢仍是制造汽车零件的行业标准，但正如上面的创新材料所述，高强度材料才是未来的发展方向 。高强度钢很难冷成形，这导致了最近热成形/冲压技术的兴起，可以开发出更强、更薄、更轻的部件 。
将重新定义汽车零部件的一些创新制造工艺包括：
热成型钢：增加钢的热量可改善延展性，并有助于形成复杂的形状而不会破裂 。热成型铝：铝所需的热量较少，但遵循与加热钢类似的逻辑 。将铝加热并在大约200-300摄氏度下成型以提高柔韧性，然后冷却以提高强度 。高压薄壁铝压铸件：铝的高熔点和凝固温度点意味着薄的铝模需要在温度冷却之前快速填充 。这产生了对高温、高压制造工艺的需求 。树脂转移模塑：将树脂在高压下泵入模具中，使其与预先插入的纤维预制件接触 。这将轻质预制材料转化为高强度的汽车零部件 。3D打印：3D打印为制造商提供了开发原型和全尺寸零件的机会，这些零件和零件比成型或模制要复杂得多 。零件可以使用多种介质进行印刷，从高强度塑料到铝和一些更坚固的金属 。
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