[汽車之家 技術(shù)]  這里是禁區(qū)，即便是被允許進(jìn)入?yún)⒂^的人也會受到嚴(yán)格的限制，所有人的手機(jī)攝像頭都被貼了“封條”，就連去衛(wèi)生間也要有專人引路。這里是位于上海的通用汽車中國前瞻技術(shù)科研中心，雖然地處中國，但這個(gè)科研中心所面對的是通用汽車全球的業(yè)務(wù)。這里就像是個(gè)孕育未來的溫床，里面有各種用于探究新技術(shù)、將新想法進(jìn)行實(shí)踐的車間和尖端設(shè)備。

新材料：將推廣鎂合金材料

　　就目前汽車的發(fā)展趨勢來看，輕量化的設(shè)計(jì)和研發(fā)得到了越來越多的重視，更輕的車身重量對燃油經(jīng)濟(jì)性、操控性都有著積極的作用。理論上，重量每減輕10%，油耗就可降低7%左右。

　　車身上的一些部件由傳統(tǒng)的鋼制材料改為鋁制材料，通過制造工藝的改進(jìn)使其在減輕重量的同時(shí)仍能滿足相關(guān)使用需求。而一些定位高端的車型，為了能讓鋁的優(yōu)勢發(fā)揮的更極致，他們索性用鋁打造出了整個(gè)車身，比如奧迪A8、捷豹XJ以及最近備受關(guān)注的TESLA MODEL S等等。除此之外，也有一些廠商把目光瞄向了碳纖維材質(zhì)，但這種材料本身以及制造工藝所需要的成本并非是每個(gè)汽車廠商都能承受的，至少在短期之內(nèi)，它不可能被廣泛投入使用。

　　通用汽車技術(shù)科研中心把輕量化的需求寄希望于鎂合金，這種材料的重量與碳纖維相近，但制造成本卻能有效控制，這對于投入量產(chǎn)至關(guān)重要。在原材料價(jià)格方面，目前，全球80%的鎂礦開采都在中國，這樣的開采量決定了它的價(jià)格不會高的離譜，考慮到產(chǎn)量變化導(dǎo)致的價(jià)格波動，鎂的價(jià)格大致比鋁稍高10%~20%。

　　盡管如此，最終成型的鎂合金部件的成本還是要比鋁合金部件高出不少，這樣的差異主要出現(xiàn)在后續(xù)的表面處理環(huán)節(jié)。我們都知道，鎂是一種較為活躍的金屬，為了保證它的穩(wěn)定性，需要采用特殊的涂層材料以及表面處理工藝，這就會導(dǎo)致鎂合金部件的成本變高。

　　為了提高研究效率，實(shí)驗(yàn)室特意引入了一臺立式的鎂合金擠壓鑄造機(jī)，相比傳統(tǒng)的臥式鎂合金鑄造機(jī)，這套設(shè)備將鑄造工序進(jìn)行了優(yōu)化，它可將融化后的鎂水直接打壓至鑄造機(jī)，而為保證材料的穩(wěn)定性（液態(tài)鎂不能遇空氣），整個(gè)制造過程在一個(gè)全封閉的空間進(jìn)行，節(jié)省工序的同時(shí)，制造質(zhì)量也有所提高。

　　隨著制造工藝的提升，部件的集成度也越來越高，比如一個(gè)儀表臺支架，原先需要由30個(gè)部件焊接成型，現(xiàn)在完全可以做到一體化。在強(qiáng)度方面，根據(jù)不同部位的具體情況，可以適當(dāng)增加板件厚度或搭建相應(yīng)結(jié)構(gòu)確保整體強(qiáng)度滿足需求，事實(shí)上，不用擔(dān)心加厚的部件會提高整體重量，別忘了，鎂的密度只有鋁的3分之2。

● 電池：正在努力尋找能效更高、更穩(wěn)定的電池類型

　　通用在全球共有3個(gè)電氣化團(tuán)隊(duì)，除上海之外，另外兩個(gè)團(tuán)隊(duì)駐扎在美國和德國，雖然地處于3個(gè)不同的地方，但通過互聯(lián)網(wǎng)，他們之間仍可保持密切聯(lián)系，他們甚至可以通過各自的監(jiān)控系統(tǒng)來幫助其它團(tuán)隊(duì)進(jìn)行試驗(yàn)監(jiān)控，特別是耐久性測試，由于測試周期大多較長，為了能優(yōu)化人員安排，在中國團(tuán)隊(duì)下班后，地球另一邊的美國團(tuán)隊(duì)即可通過數(shù)據(jù)和影像監(jiān)控為中國團(tuán)隊(duì)“值班”。

電池最小單元的形成

　　電池材質(zhì)的驗(yàn)證工作在電氣化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，說到電池研究，基本可以歸結(jié)為能量密度、熱穩(wěn)定性和安全3個(gè)部分，圍繞這3個(gè)部分，這里將對一片單體電池的結(jié)構(gòu)組成以及材料進(jìn)行充分研究。

　　最初，選用的正、負(fù)極材料和導(dǎo)電碳的材料會被做成漿料，實(shí)驗(yàn)室中有專門用于涂布的設(shè)備，漿料的涂布過程對于電池最終的性能有直接關(guān)系，首先，漿料的涂抹要盡可能的均勻，而在干燥過程中也不可急于求成，待其成型后再滾壓、切片、疊片工序后即可用鋁塑膜進(jìn)行封裝，最終形成一個(gè)電池片。

目前電池的使用情況

　　雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)Volt所使用的電池材料為LG化學(xué)公司提供的三元材料，在動力能量方面，三元材料的電池在各方面的表現(xiàn)都比較均衡，相比磷酸鐵鋰電池，以三元材料為基礎(chǔ)的電池很難在體積一定的情況下支持車輛具備更長的續(xù)航里程，但毫無疑問，續(xù)航里程對于電動車是至關(guān)重要的。

　　目前，通用科研中心也在努力尋找和驗(yàn)證其它材料的可行性，未來有可能采用磷酸鐵鋰和三元材料進(jìn)行組合的方式，至于電池材料的來源，不排除與國內(nèi)供應(yīng)商進(jìn)行合作的可能。

　　汽車的使用環(huán)境是十分復(fù)雜的，環(huán)境溫度的變化對于電池的影響又是很直接的，雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)Volt采用了一套冷卻系統(tǒng)，它可以根據(jù)不同工況以及不同環(huán)境來實(shí)時(shí)調(diào)整電池內(nèi)部溫度，為了進(jìn)一步完善電池的適應(yīng)能力，就需要在測試過程中盡可能的模擬出不同的環(huán)境溫度，在不同的溫度環(huán)境下，不斷地對電池進(jìn)行充放電測試，通過收集大量的數(shù)據(jù)構(gòu)建出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，從而不斷優(yōu)化固有電池控制系統(tǒng)，這樣，在實(shí)際用車過程中，電池就能擁有更高的穩(wěn)定性。

● 概念車整車集成中心

　　從一個(gè)造型設(shè)計(jì)思路到最后的定稿需要漫長的過程，手稿更多的是表達(dá)一種思路，而對實(shí)際效果的評估還是模型更為直觀，在模型的制造環(huán)節(jié)，由手工制造的油泥模型是我們所熟悉的，但今天要介紹的是通過5軸銑床制造出的實(shí)體模型。

5軸銑床：可實(shí)現(xiàn)銑刀的斜向移動

　　傳統(tǒng)的銑床一般可實(shí)現(xiàn)3軸運(yùn)動，即上下、左右、前后，而木工車間的銑床還增設(shè)了A軸和C軸，以此實(shí)現(xiàn)了斜向的運(yùn)動方式，從而使銑刀可以完成更多角度的作業(yè)，以此更好的把參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原。

藍(lán)光掃描儀：將造型轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)

3D打印機(jī)

　　傳統(tǒng)工藝，如銑、車工藝是通過去除材料來打造部件，而3D打印則是通過添加材料的方式制造部件，而在傳統(tǒng)工藝中，鑄造也屬添加材料范疇，但精度遠(yuǎn)沒有3D打印技術(shù)高。

　　在研發(fā)驗(yàn)證階段，為了更為直觀的向外界展示自己的設(shè)計(jì)，工程師需要把自己的想法從CAD制圖轉(zhuǎn)化為模型，這樣的工作在研發(fā)驗(yàn)證階段既平常又重要，按照傳統(tǒng)的工作方式，模型的制作流程需要一段較長的工作周期，這無疑拖慢了研發(fā)工作的進(jìn)度。3D打印技術(shù)的運(yùn)用就可改變這一局面。

　　通用科研中心內(nèi)部投入使用了一臺Stratasys品牌的多材料3D打印機(jī)，Stratasys公司在全球是專業(yè)3D打印領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。通過Stratasys 3D打印技術(shù)，工程師可在短短的幾小時(shí)內(nèi)即可把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變由樹脂材料組成的實(shí)物模型，與此同時(shí)，憑借高精度的打印處理，制作完成的模型與CAD數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)明顯差異。打印出的車身部件模型可以直接用于整車進(jìn)行比對，但你不要認(rèn)為從3D打印機(jī)里出來的模型僅僅是樣子貨，用于打印的原材料可以按照模型需求進(jìn)行選擇，因此，打印出的模型也可應(yīng)用于車輛某些需要受力的部位，當(dāng)然，以目前的3D打印技術(shù)，也只是一些受力不大或者簡單的部件。

編輯總結(jié)：

　　這個(gè)科研中心所做的研發(fā)工作主要是讓相關(guān)的供應(yīng)商看到某項(xiàng)技術(shù)的可行性。因此，在投入量產(chǎn)階段，配件的供應(yīng)還是要依靠供應(yīng)商的支持。以鎂合金材料的應(yīng)用為例，在提出這個(gè)理念的初期，很多供應(yīng)商對此都不看好，其中，很大一部分原因是供應(yīng)商對未投入量產(chǎn)的技術(shù)始終都會抱有疑慮，如果汽車廠商能夠驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)的可行性，這就會給供應(yīng)商一個(gè)引導(dǎo)，從而推進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。（圖/文 汽車之家 李博旭）

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