ThyssenKrupp explores steel innovations

蒂森克虏伯探索钢材创新

 

InCar plus是蒂森克虏伯（ThyssenKrupp）公司迄今为止规模最大的内部研发项目。该项目融合了集团内部多学科专业知识，打造了超过40个独立解决方案，可以在不影响车辆性能的前提下实现有效减重。项目也采用了多种经验证的高级制造技术，可以在现行的生产流程中使用。该项目的另一个特点是规模化应用，公司坚持模块轻量化设计概念，所有模块可以在多平台、多项目中使用。起初，项目打造了一款独立的白车身结构，为多种车身解决方案提供了参考基准。这款参考白车身是一辆高端中型车，具有高度代表性，其研发过程广泛对比并参考了多家整车厂的设计。由于设计方面的优化和高级材料的使用，该车身的轻量化指数为2.7，优于蒂森克虏伯于2009年研发的上一款InCar参考结构。蒂森克虏伯钢铁北美公司技术总经理Timo Faath与《汽车工程杂志》探讨了公司的InCar plus项目，以及与此相关的有发展前景的技术。Faath负责区域汽车技术、客户项目工程、产品策略和质量管理。

 

InCar plus项目的创新成果之一是B柱的改进，采用了新型TriBond材料，您能谈谈研发过程吗？

 

我们有多种B柱解决方案。我们的参考结构采用的是MBW 1500不等温热成型（tt）解决方案。我们也研发了一些热压成型解决方案——其中之一是MBW 1900 tt，另一个是TriBond 1400，采用了新材料研发。此外，我们还能提供一些冷压成型解决方案，比如DP-K 700Y980T和DP-K 780Y1180。TriBond还在新材料研发阶段，尚未实现量产。这种材料就像是三明治。我们会将经过简单处理的三层平板叠在一起，然后依次送入热轧机、冷轧机、热处理系统，最后在表面涂一层铝。唯一需要新增的流程就是堆平板，内板是常规的MBW 1500，而外板较薄、坚韧度也更低。这种设计的效果是…不开裂（经下落测试和3点弯曲测试验证），延展性更高，而坚韧度几乎不变。在机械性能方面，材料的延伸率主要还是由内板决定，仍然维持在4.5%-5%。新材料的弯曲角有了很大提升，常规1500的弯曲角为65°，有TriBond 1400可以提升至85°，而TriBond 1200在实验中可弯曲至135°。所以，这才是材料真正的亮点…这是一种整体材料，可以直接通过常规的热压成型工艺获得，无需修正工艺。我们对此感到很兴奋。

 

新材料的成本如何？

 

在成本和减重比较方面，我们的参考结构——MBW 1500 tt B柱的重量约为15.4kg，而TriBond 1400方案的重量可以降低至14.1kg。老实说，对我们来说计算材料成本有点困难，因为还没有（投产）。与常规材料（38.80欧元）相比，我们多一个工艺步骤，所以成本确实有所增加，但今后很可能会下降（目前约为40.60欧元）。新解决方案的减重表现卓越，成本只是略有增加，还是很有吸引力的。我们也有一些（InCar plus项目的）解决方案，不但能够减重，成本也有下降，因为节省了材料，而材料成本是零部件成本中最高的。有时候这些方案对于我们很有利，还是很有吸引力的。

 

这种材料可以实现其他应用吗？

 

当然，这种材料完全可以用在B柱以外的其他领域。前纵梁就可以用。我曾经展示过前纵梁的下落测试，结果看起来非常不错。在目前的技术条件下，不能用热压成型工艺处理汽车前纵梁，因为部件延伸率不够。但有了TriBond材料，我们就可以用热压成型工艺处理前后纵梁中需要变形的部分了。可能这种应用比B柱的应用效果更令人满意。其实现在已经有很多高成本的B柱解决方案了，比如不等温热成形，激光拼焊，连续变截面辊轧板等，但从热压成型工艺的角度来看，这些工艺的控制流程非常复杂。但有了TriBond，直接把材料放进热压成型机，就能得到一个有延展性的部件了。

 

您还介绍了InCar plus项目中的A柱和保险杠的应用概念，这其中哪些技术最接近量产阶段？

 

这很难回答。对InCar项目来说，我们尝试实现不同水平的量产。其中一些解决方案客户现在就能购买，还有一些仍在研发之中。这样做是因为我们的客户有不同的需求——一些客户正在研发下一代汽车，而一些客户的当下的量产车型有困难，需要解决方案。我们也是在尽可能争取更多客户。一般来说，热压成型是热门技术，我们也知道很多整车厂（特别是欧洲的公司）也在尝试自己进行研发。我个人认为，对热压成型技术来说，整车厂并不希望投资于常规方法，或者说，他们一定不愿意投资于一些供应商已经可以提供的热压成型技术，他们希望获得更精细的解决方案。（InCar项目中的）一些解决方案，比如不等温热成型技术，是非常有潜力的，我认为今后北美自贸区会越来越多地使用这些技术，而且欧洲已经开始使用了。我们展示的所有方案，只要与热压成型有关，基本上都很有潜力。

 

InCar plus项目还会继续吗？还是不同的解决方案会走向独立的研发道路？

 

我们一直在说，InCar plus项目研发出了40多个解决方案，但如果详细分析整个过程，我们的研发成果远不止于此。但并不是每一个解决方案都切实可行，或满足我们需要的性能要求。我们选出的40个方案质量非常高，也能带来很多回报。现在我们会一家家拜访不同的整车厂，向他们展示我们的研发成果，希望将我们的想法融入他们的研发项目，将我们的产品整合至他们的汽车和业务。这样技术也能不断演进。一般来说，InCar中的部件不会在量产车中原封不动地使用，不过这也是我们研发InCar项目的原因。我们希望与客户一直保持沟通。

 

作者：Ryan Gehm

来源：SAE《汽车工程杂志》

翻译：SAE上海办公室