近期，2019年度“中国汽车工业科学技术奖”颁奖典礼于SAE-China年会期间在上海隆重举行，4项材料领域技术获得“中国汽车工业科学技术奖”。
其中“汽车高强轻质典型零部件关键技术研发及产业化应用”项目获得2019年中国汽车工业科技进步二等奖，项目由重庆长安汽车股份有限公司、凌云工业股份有限公司及郑州大学等三家单位联合完成。
中国汽车材料网邀请到该项目的第一完成人--长安欧尚(参数|图片)汽车研究院刘波博士，给大家谈谈汽车高强轻质典型零部件关键技术研发及产业化应用情况。据刘波介绍，此次获奖是对前几年长安汽车持续加强汽车轻量化技术研发和量产应用的肯定。在当前，能够真正实现轻量化零部件的大批量、多个车型的量产应用、并产生价值，其开发与产业化实施的过程还是相当艰难的!此次获奖，得益于国家科技经费的支持做了一些应用性的研发，同时也得到公司内外的大力支持，尤其是新车型项目组的大胆尝试，产品获得了量产应用并生了较大经济效益，使得长安汽车在轻量化技术上取得了进步，能力上也得到了提升。
汽车高强轻质典型零部件关键技术的开发与应用
刘波博士表示“汽车高强轻质典型零部件关键技术研发及产业化应用”项目主要在工信部工业强基工程轻量化专项项目的支持下，系统突破超高强钢冷成型辊压、超高强钢热冲压、铝合金、塑料复合材料零部件的设计制造及集成应用技术，实现关键零部件的大批量应用，带动轻量化零部件产业链的升级，该项目开发的主要技术内容:
(1)开发了超高强钢辊压-激光焊-3D弯曲自动成型工艺，并应用于1700MPa级别A柱加强件。
(2)建立了基于温度场、应力场、相变耦合和高温材料参数驱动的热冲压成型精益仿真技术，以热冲压车身门环零件为代表开发了我国变厚度高集成的热冲压量产生产线。
(3)开发了不同尺度铝型材变形控制技术、焊接热变形补偿工艺、变形铝合金零件CMT焊接智能制造系统，建立了适用于铝合金动力电池下壳体的焊接自动化生产线。
(4)采用有限体积法和LEVEL SET界面追踪技术，实现了注塑成型过程的混杂纤维取向动态模拟和变形预测，建立了综合考虑成本和性能的复合材料零件设计方法。
项目实施带来巨大社会、经济效益
通过对“汽车高强轻质典型零部件关键技术研发及产业化应用”项目的实施，掌握汽车轻量化零部件设计应用的关键技术，促进了轻量化零部件的大批量应用，推动了汽车新型原材料行业、零部件供应商、装备制造行业的产业升级和持续健康发展，带动重庆地区新建热冲压、铝合金前碰撞横梁、塑料前端模块等轻量化关键零部件生产线的运营，对促进重庆等区域经济的发展产生较大的影响力和示范作用，同时给相关产业带来巨大的经济效益。
在项目研究期间，各单位之间齐心并力，其中，长安汽车主要负责整个项目的技术研发管理，负责高强钢热冲压、辊压、铝合金前碰横梁、铝合金转向支撑、塑料前端模块等零部件设计、试验验证和集成应用。负责量产车型应用过程中的质量、成本总体把控，负责内外协调、重大技术问题和风险问题的决策和解决等等，确保各项开发工作顺利开展以及任务达成。
凌云工业股份有限公司负责1700MPA级别的马氏体超高强钢3D辊弯成型工艺及生产设备的研发与制作，负责开发我国首条变厚度高集成的热冲压量产生产线和变厚度激光拼焊热冲压车身门环零件。负责开发不同尺度铝型材变形控制技术、焊接热变形补偿工艺、铝挤压型材零件CMT焊接智能制造系统，实现了变形铝合金零部件设计制造一体化。
郑州大学橡塑模具国家工程研究中心主要负责碳玻混杂纤维增强复合材料注塑成型数值仿真、成型工艺优化及模具优化设计研究。主要针对碳玻混杂纤维增强复合材料注塑成型，建立了耦合气、液、固，且能直接追踪短纤维运动过程的三相模型及相应的数值方法，实现了碳玻混杂短纤维增强复合材料注塑成型充模流动中混杂纤维取向结构和纤维取向分布的预测。
“汽车高强轻质典型零部件关键技术研发及产业化应用”项目，未来所带来的效益也是非常显著的。刘波博士表示，一方面，应用轻量化零部件的整车近3年累计共实现销量约84.2万辆，实现整车销售收入872.96亿元，供应商的轻量化零部件销售收入27.07亿元，具有较大的经济效益。另一方面，由于新技术带来的新生产线的投资带动了传统企业的转型升级，带动企业新的高附加值产品的增长，带动了装备制造、新材料等相关产业的发展，同时也培养了一批轻量化的人才，也产生了巨大的社会效益。
高成本制约高强轻质材料的推广应用
当前，高强轻质材料推广应用，一直受到成本等问题的制约，推广应用过程中也是遇到各种困难。针对平衡应用过程中所出现的一系列问题，刘波博士也给出了应对方案和建议，刘博士认为:成本是制约量产应用的关键问题，首先要通过优化结构设计减少重量，从而减少材料成本;其次优化制造工艺，通过工艺仿真分析，预测成型缺陷，制定改进方案，使得材料利用率、零件良品率等大幅提升;最后利用国拨项目部分经费支持轻量化新材料零部件的工装费用，减少零件工装分摊，降低零件供货价格。通过以上措施，大幅度促进了多个车型多种轻量化零部件的量产应用。
未来汽车材料技术将在汽车工业发展中发挥重要的价值作用。刘波表示，材料是基础科学，是决定产品工艺、结构设计的关键因素。很多产品的质量失效问题最后往往都会归于材料上。因此企业应该重视并持续投入，加大材料基础数据库、应用规范的建立，加强与产品工程师、CAE工程师、工艺工程师、质量工程师的协同。材料工程师时刻记得如何发挥材料的优势给产品带来价值，坚持对材料性能的不断认识和理解，建设材料数据库，关注新材料新工艺的进展，积极参与新材料应用的产品开发全过程，尽最大的努力去推动新材料的应用，提高汽车产品的性能或附加值，才能更好体现汽车材料工程的价值。
专家信息:刘波，吉林大学车身工程博士，研究员级高级工程师，现任重庆长安汽车股份有限公司欧尚汽车研究院材料与轻量化高级副总工，国家“万人计划”科技领军人才，全国优秀科技工作者，中国兵器装备集团公司“科技带头人”，中国汽车工业优秀科技青年人才，科技部重点研发计划“新能源汽车”总体专家组成员，汽车轻量化技术创新战略联盟专家委员会副主任，重庆市材料学会副理事长，重庆市杰出青年基金项目获得者，重庆市产业技术带头人。刘波专家具有汽车轻量化技术研究开发的丰富经验，研究方向主要为车身结构拓扑优化、新型材料和先进工艺的应用研究。获10余项省部级科技奖励，其中特等奖1项，一等奖3项，二等奖8项。发表论文20余篇，其中以第1作者或通讯作者发表论文8篇(SCI检索2篇，EI检索6篇)。
