【科技創新】電動車拚輕量化!全球企業力求材料「減重」 - Technology - 2021-10-20 | Asia Business Leaders
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【科技創新】電動車拚輕量化!全球企業力求材料「減重」

20th October, 2021| In Technology

無論是用碳纖維、鋁或鋼材,不同種類打造出的電動車都在追求「輕量化」,當車身重量變輕時,代表著電池需求將下降;而車輛的性能,也就是續航里程及負載能力會變得更好,製造出的碳足跡也跟著減少。
近年來,無論是美國政府或歐盟,都在設法減少溫室氣體排放,並透過推動電動車發展,來加速人類的「減碳」腳步。但要提高電動車的發展,除了搭配各種減稅優惠外,提高效能也會是重大關鍵。

根據美國輕質材料公司Mayflower Consulting LLC總裁Andrew Halonen的說法,電動車輕量化的關鍵,除了考慮車輛性能和耐撞性外,也需要在建造成本、負載能力和航程間取得良好的平衡。

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現今的設計趨勢,是使用拓撲優化(topology optimization)來設計,也就是在給定的邊界條件、約束條件和載荷下,在區域內對材料分佈進行優化,以達到設計性能最佳化。當車輛透過拓撲優化軟體設計時,將會標示放置材料的最佳位置,更好均衡車輛的各項性能。

如果想將車輛減重,必需得考量到使用材料的安全性、耐用性和剛性(指抵抗變形的程度),以及NVH(噪音Noise、振動Vibration、舒適Harshness)和製造時可能碰到的限制。

像是台灣鴻海集團底下子公司工業富聯,就和鋁合金公司創新金屬科技合作,希望藉由鋁合金材料的易加工、易表面處理、剛性較高及回收率較高等特性,打造出安全且節能環保的車體材料;而輕質鋁合金材料,除了可用在交通運輸上,在工業和電子產品的應用上,也能派上用場。

車體材料的另一個研發趨勢,則是持續開發高強度鋼(AHSS),以提高強度、延展性、韌性和疲勞強度,同時達到車輛輕量化的需求。

另外,應用混合材料也成為電動車的另一項趨勢,像是利用鋁合金、鋼、鎂、塑膠和其他複合材料製成,能減少車身重量,但要運用多材料(Multimaterial)達到輕量化,卻可能會面臨到零件黏合強度不夠的問題,此外,像是製造速度可能較慢、晶體結構不夠穩定等,面臨的挑戰還有很多。

除了車身減重外,內部配件也需要減輕重量,像是汽車座椅,就關係到乘客的安全及舒適性,也有將乘客定位的作用。一般的汽車座椅,分為頭枕、靠背、坐墊和扶手等部分,由骨架、包裹的面料、充墊物和其他零件組成;其中影響到座椅能否輕量化的關鍵,則在座椅骨架。

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在去年,Toyota和德國化工大廠Basf合作,開發出一款整體化注塑零件,並運用35%玻璃纖維增強材料,打造出新型座椅骨架,成功地將新款Toyota Sienna減重30%,並省下15%成本。

另外,像是比利時的夾心板製造商EconCore,也開發出一種適用於電池外殼的蜂窩芯夾層板,具有重量輕、強度高且抗疲勞的優點,符合可持續發展及低碳足跡的環保目標。

資訊參考來源: assembly、econcore、Nikkei



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