降本设计 | 汽车材料的六大革命和进化

导读：

有读者问我：为什么在《面向成本的产品设计：降本设计之道》这本书中，有一节专门举了两个例子来讲述零件材料的进化，这与书的主题降本无关啊，没有逻辑性。

可能这位读者并没有仔细阅读这本书的内容；列举材料进化案例的目的是为了说明零件材料选择并不是一成不变的，并不是上一代产品使用什么材料，现在就必须使用什么材料。

另外，影响零部件材料选择的因素很多，包括重量、尺寸、强度、性能和大批量生产性等。但是，不可否认的是，材料选择中一个非常重要的因素是产品成本；因为材料与与产品成本息息相关。

本文以汽车的材料革命来说明零部件的材料使用是一直向前进化的。

卡尔本茨发明的汽车，是一辆能够跑动的三轮“马车”。至于它的车身材料，则是大量的木材。

但是由于发动机过于笨重，为了能更好的承载发动机的重量并且提高车辆的可靠性，“维克托得亚”牌汽车将车身、车架等大部件都改用了钢板和铝板等材料制作，至于车辆的其他大部分用料还是造价低廉的铁皮配合轻巧的软顶设计。即使这样，当时的车辆也是非常高级的。

▲“维克托得亚”牌汽车

随着生产方式的改变，车身材质也在发生变化。但是由于当时模具的问题，加上钢板等材料成本又太高，整体重量也不适合当时车辆的马力。

种种原因下，他们选择了使用锡片来做压模，再进行焊接与组装。这样不仅降低了材料与生产成本，还能保证汽车的产量。

▲锡片让造车更容易

人们对车辆品质方面的要求越来越高，推动着车辆技术的进步，让人们成功的找到了锡片的替代品。

铁皮材质成为车企的新宠，车辆的整车车身用料基本都为铁皮材质，包括前杠和后杠也都选用了铁板作为设计材料。

▲全铁皮汽车

再到后来，德国人提出将车身划分为刚性区域和吸能变形区域，对于刚性区域，采用高强度的加工金属，而吸能变形区域就会用较为轻质吸能的材质，譬如塑料零件等，既降低了成本，又能很好的保证车辆安全。

▲金属与塑料结合汽车

钢板材料在汽车发展史上一直占据绝对主导的地位，但随着人们对速度和外观愈发强烈的追求，钢板二次开发的镀锌薄钢板再次得到了厂家的认可。

自20世纪70年代开始，轿车车身钢板广泛采用镀锌薄钢板。它之所以这么受欢迎，主要是因为它有良好的抗腐蚀能力，并且它可以做的很薄。这在提高汽车户外生存寿命的同时，很好的降低了整车质量。

▲镀锌薄钢板汽车

为了满足汽车制造业追求高强度以及轻量化的要求，钢铁企业相继推出高强度汽车钢材系列钢板。这种高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的，抗拉强度得到大幅增强。

利用高强度特性，可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能需求，从而减轻了汽车重量。这种高强度钢板也愈发被更多的汽车厂商所青睐。

▲高强度钢板车身

高强度钢材的应用，很好的保证了汽车的品质。但是随着社会的发展，人们需求的改变，以及车企对技术的研发，大家都对更好的汽车有着强烈的渴望。而这体现在车身材料方面，就是希望有着更高强度，更轻质量的材质来替代现在的高强度钢。

其中碳纤维材质就是这样催生而出的，由于它的高强度、高韧性，以及轻质量，超级跑车上已开始广泛应用。碍于其高昂的造价，注定了碳纤维材质目前无法大量应用在其他批量生产的车型上。但是随着科技的发展，也许在不远的将来，碳纤维在普通汽车上将会大批量应用。

▲碳纤维车身

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